Дисертації (вільний доступ)
Постійне посилання зібрання
Переглянути
Нові надходження
Документ Відкритий доступ Оптимізація графіків виробництва електроенергії гідроелектростанцій в сучасних ринкових умовах функціонування ОЕС України(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Олефір, Дмитро Олександрович; Яндульський, Олександр СтаніславовичОлефір Д.О. Оптимізація графіків виробництва електроенергії гідроелектростанцій в сучасних ринкових умовах функціонування ОЕС України. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.01 «Енергетичні системи та комплекси». – Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”, Інститут електродинаміки Національної академії наук України, Київ, 2025. Перший розділ присвячений огляду проблем при плануванні виробництва електроенергії гребельними ГЕС в Україні та особливостям їх роботи на ринку електричної енергії України. Показано, що об’єкти гідроенергетики займають відносно невелику частку у балансі потужностей ОЕС України. Проте Дніпровський каскад ГЕС та Дністровський комплексний гідротехнічний вузол відіграють важливу роль в балансуванні режимів роботи ОЕС України, наданні допоміжних послуг з регулювання частоти та потужності, а також локалізації та ліквідації аварійних ситуацій в енергосистемі. Зокрема, гребельні ГЕС в Україні є основними постачальниками допоміжних послуг з відновлення частоти та одним із основних учасників балансуючого ринку. Інтенсивне залучення виробничих потужностей гребельних ГЕС до регулювання частоти та потужності в ОЕС України призводить до значних відхилень фактичних витрат гідроресурсів від планованих. Це, у свою чергу, підвищує ризики порушення водогосподарських обмежень, технічних норм експлуатації водосховищ та екологічних норм водостоку по руслам річок. Крім того, гребельні ГЕС в Україні досить часто отримують аварійні диспетчерські команди на зміну графіків навантаження ГЕС, що, за певинх обставин, призводить до економічних збитків для енергогенеруючої компанії. Тому актуальною є задача планування скоординованої роботи об’єктів гідроенергетики в частині раціонального використання наявних гідроресурсів та оптимізації стратегії участіенергогенеруючої компанії на ринку електричної енергії України з метою максимізації доходів від комерційної діяльності. У розділі виконано аналіз наукових публікацій в частині планування роботи гідротехнічних комплексів. Відзначено, що цілі задач планування графіків виробництва електроенергії ГЕС в значній мірі залежать від чинної моделі ринку електроенергії та ролі гідроенергетики у ринкових відносинах. Якщо виробництво електроенергії об’єктами гідроенергетики оплачується по регульованим тарифам, то задачі планування графіків завантаження ГЕС зводяться до максимізації обсягів відпуску електроенергії для покриття піків (полупіків) електроспоживання в енергосистемі. В таких випадках для планування діяльності ГЕС часто достатньо використання розрахункових систем на основі експертних рішень. Аналіз публікацій показав, що за участі енергогенеруючих компаній (зокрема, гідрогенеруючих) у продажі електричної енергії на конкурентних сегментах ринку змінююються цілі оптимального планування діяльності об’єктів енергетики. Відзначено, що основною метою участі енергогенеруючої компанії у торгах на ринку електроенергії стає максимізація вигоди від продажу електричної енергії за умов дотримання відповідних технологічних обмежень та ефективного використання енергоресурсів. Наведені особливості та загальна схема роботи ПрАТ «Укргідроенерго» на ринку електричної енергії України. Зроблено висновок, що для реалізації системи короткострокового планування діяльності об’єктів гідроенергетики в умовах функціонування лібералізованої моделі ринку електричної енергії України необхідна побудова формалізованого математичного апарату оптимізації за економічними критеріями технологічних процесів на ГЕС із дотриманням всіх технічних вимог та екологічних норм. На основі виконаного аналізу уточнено задачі дисертаційного дослідження, зокрема поставлено задачу побудови уніфікованої математичної та імітаційної моделі опису технологічних процесів на об’єктах гідроенергетики України, а також цільової функції максимізації доходів від продажуелектроенергії, сформованої у канонічній формі для можливості застосування існуючих методів і засобів оптимізації. У другому розділі розглянуто задачі планування балансу гідроресурсів у водосховищах ГЕС Дніпровського каскаду. Виокремлено задачу добового коригування рівня заповнення водосховищ. За результатами розв’язання цієї задачі визначається доступний на добу обсяг гідроресурсів, розподіл якого для виробництва електричної енергії по окремим годинам доби необхідно здійснювати із врахуванням погодинних ринкових цін. Розроблено структуру математичної моделі задачі оптимального за економічними критеріями розподілу наявних гідроресурсів для виробництва електроенергії у гідротехнічному вузлі «Водосховище – ГЕС». Визначено наступні основні структурні рівні побудованої математичної моделі: • рівень гідроагрегатів, де із заданим рівнем деталізації описані технологічні процеси, а також формалізовано складові цільової функції та складові балансів гідроресурсів; • рівень ГЕС із загальною на рівні електростанції системою технічних та режимних обмежень; • рівень водосховища, на якому формалізовані баланси гідроресурсів та визначено систему обмежень для контролю технічних умов експлуатації водосховища та екологічних норм водостоку по руслу ріки. Передбачено, також, структурні рівні каскаду ГЕС та гідрогенеруючої компанії. Формалізовано цільову функцію максимізації доходу генеруючої компанії від виробництва та продажу на ринку електроенергії відповідно до агрегованого планового графіку навантажень ГЕС. Досліджено особливості врахування балансу гідроресурсів у каскаді ГЕС. Визначено основну систему обмежень рівня гідрогенеруючої компанії. Розділ містить всі формальні складові базової лінійної математичної моделі функціонування гідротехнічного вузла «Водосховище – ГЕС». Оскільки для процедури оптимізації використовуються методи лінійної оптимізації, то формалізована математична модель дозволяєотримати глобальний максимум цільової функції доходу від продажу електроенергії на РДН. У третьому розділі досліджено проблему виникнення множини розв’язків в окремих групах годин із однаковими ринковими цінами в лінійній моделі функціонування гідротехнічного вузла «Водосховище – ГЕС». Визначено і формалізовано ознаки існування такої множини розв’язків. Для вирішення проблеми запропоновано виконувати додатковий крок оптимізації за неціновим критерієм, а саме – вирівнювання графіка навантаження ГЕС у години з однаковими ринковими цінами. Формалізовано нелінійну функцію мінімізації різниці обсягів відпуску електроенергії в години з однаковими ринковими цінами. Оскільки нелінійна цільова функція визначає один розв’язок із множини однаково оптимальних рішень, то додатковий крок оптимізації забезпечує розв’язок задачі у точці глобального екстремуму. Розроблено методику двокрокового розв’язку задачі оптимального розподілу наявних гідроресурсів для виробництва електроенергії на ГЕС. Визначено цільову функцію із поданням нецінового критерія у формі штрафної функції. Обґрунтовано, що нелінійна штрафна функція так само дозволяє отримати глобальний екстремум для задачі оптимального розподілу наявних гідроресурсів для виробництва електроенергії на ГЕС. Розроблено та досліджено функції вартості втрат електроенергії в генераторах ГЕС. Доведено, що лінійна функція вартості втрат не впливає на результати розв’язання задачі оптимального розподілу наявних гідроресурсів для виробництва електроенергії на ГЕС. Розроблено квадратичну функцію вартості втрат електроенергії в генераторах ГЕС, яка використовується в якості штрафної функції та створює ефект вирівнювання графіка навантаження ГЕС за однакових ринкових цін та при незначних коливаннях ринкових цін. При цьому ефективно реалізується неціновий критерій оптимізації та усувається проблема множини розв’язків для групи годин із однаковими ринковими цінами. Четвертий розділ присвячений експериментальним дослідженням, виконаним із застосуванням розробленої імітаційної моделі для розв’язку задачі оптимального розподілу наявних гідроресурсів для виробництва електроенергії наГЕС. Розроблено архітектуру засобів розв’язання задачі планування добового графіка навантаження ГЕС з метою формування пропозиції щодо продажу електроенергії в сегменті ринку «на добу наперед». Експериментально підтверджено стохастичний характер розв’язків для групи годин із однаковими ринковими цінами в лінійній моделі задачі оптимального розподілу наявних гідроресурсів для виробництва електроенергії на ГЕС. Експериментально підтверджено отримання глобального екстремуму при застосуванні додаткової нелінійної цільової функції з неціновим критерієм та аналогічної їй штрафної функції. Досліджено розв’язки задачі оптимального розподілу наявних гідроресурсів для виробництва електроенергії на ГЕС при застосуванні квадратичної функції вартості втрат електроенергії в генераторах ГЕС. Експериментально підтверджено ефект вирівнювання графіків навантаження агрегатів ГЕС для годин із однаковими ринковими цінами. Визначено перспективи подальшого розвитку розроблених математичних моделей. За результатами досліджень отримано авторське свідоцтво на комп’ютерну програму, результати дослідної експлуатації якої засвідчили її практичну значимість та підтвердили можливості використання для виконання досліджень щодо планування участі ПрАТ «Укргідроенерго» на ринку «на добу наперед» та розподілу добових обсягів витрат гідроресурсів водосховищ на виробництво електричної енергії ГЕС. За результатами дослідної експлуатації було сформовано подальші напрямки їх розвитку та удосконалення, зокрема в частині формування пропозиції на балансуючому ринку. Результати роботи використано в навчальному процесі, зокрема в навчально-науковому Інституті енергозбереження та енергоменеджменту КПІ ім. Ігоря Сікорського. Опис розроблених засобів та протоколи їх дослідної експлуатації та документи, що підтверджують практичну значимість роботи наведено у Додатку А та Додатку Б дисертаційної роботи.Документ Відкритий доступ Комплексний підхід проєктування обчислювальної інфраструктури у гетерогенному мультихмарному середовищі(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Касерес, Антон; Глоба, Л. С.Касерес А. Комплексний підхід проєктування обчислювальної інфраструктури у гетерогенному мультихмарному середовищі. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 172 – Телекомунікації та радіотехніка. – Навчально-науковий інститут телекомунікаційних систем КПІ ім. Ігоря Сікорського, Київ, 2025. Інтенсивний розвиток хмарних обчислень трансформував процеси зберігання та обробки даних, пропонуючи масштабованість, економічну ефективність та доступність. Потреба у високоефективних засобах розподілу обчислень у гетерогенних хмарних інфраструктурах є надзвичайно актуальною. Традиційні підходи до розподілу обчислювальних завдань у хмарних середовищах часто не здатні адекватно вирішити виклики динамічної природи хмарних середовищ, що призводить до неефективного використання ресурсів, підвищення витрат та потенційних вразливостей. Дана дисертаційна робота представляє комплексне дослідження сучасних мультихмарних архітектур, методів багатокритеріальної оптимізації та інтелектуальних систем прийняття рішень, що завершується розробкою інноваційного комплексного методу формування обчислювальної інфраструктури у гетерогенному мультихмарному середовищі. Мета дослідження полягає у підвищенні рівня автоматизації, достовірності та об’єктивності оцінювання варіантів розгортання мультихмарної архітектури для обробки обчислювальних завдань у багатохмарному середовищі, яка забезпечує адаптацію до динамічно змінюваного набору критеріїв функціонування системи. Особливу увагу в роботі приділено ролі хмарної обчислювальної інфраструктури у сучасних інформаційно-комунікаційних мережах (ІКМ). Запропонований підхід демонструє, що мультихмарні архітектури є ключовими длязабезпечення масштабованості, гнучкості та надійності обчислень, необхідних для функціонування телекомунікаційних систем нового покоління, зокрема у середовищі 5G. Сформульовано та реалізовано метод динамічного розподілу обчислювальних задач у мультихмарному середовищі з урахуванням специфіки телекомунікаційних навантажень, що дозволяє підвищити ефективність управління ресурсами в ІКМ. Мультихмарні обчислення стали домінуючим підходом для розгортання та надання послуг через глобальні мережі. Їх переваги сприяють широкому впровадженню в різних галузях. Однак еволюція хмарних обчислень, що характеризується різнорідністю сервісів, несумісністю інтерфейсів та варіативністю умов розгортання, створює значні виклики в управлінні обчислювальними процесами. Динамічна природа хмарних середовищ, поєднана з множиною взаємозалежних факторів, що впливають на продуктивність та економічну ефективність, потребує інноваційних підходів до оптимізації розподілу обчислювальних завдань та вибору хмарних провайдерів. Організації все частіше впроваджують стратегії використання кількох хмарних провайдерів для отримання конкурентних переваг та стикаються з викликами забезпечення продуктивності, оптимізації витрат, безпеки даних та ефективного управління ресурсами. Складність виникає з необхідності балансувати між кількома цілями, такими як мінімізація затримок, максимізація пропускної здатності, забезпечення надійності системи та дотримання регуляторних вимог, при цьому адаптуючись до динамічних змін у параметрах хмарних сервісів. Завдання дослідження: провести аналіз сучасних концепцій і методів вибору хмарних сервісів у багатохмарних середовищах; визначити набір критеріїв для проєктування віртуальної мультихмарної платформи; дослідити доцільність застосування LLM-моделей для підтримки прийняття рішень; визначити інтегрований показник ефективності сформованої віртуальної мультихмарноїархітектури; розробити прототип системи для інтегрованої оцінки ефективності виконання обчислювальних завдань; провести комплексну оцінку ефективності розробленого підходу. Наукова новизна полягає у тому, що вперше запропоновано комплексний метод формування обчислювальної інфраструктури у гетерогенному мультихмарному середовищі, який використовує інтегрований показник ефективності виконання обчислювальних завдань і поєднує переваги методів навчання з підкріпленням та багатокритеріальних еволюційних алгоритмів; запропоновано математичну модель мультихмарної взаємодії обчислювальних сервісів у динамічно змінюваному середовищі; розроблено метод визначення інтегрованого показника ефективності з використанням LLM моделі для аналізу стану обчислювального середовища; запропоновано метод визначення складових інтегрованого показника ефективності, який відрізняється використанням LLM для багатокритеріального аналізу. В результаті виконання запропоновано наступні рішення: комплексний метод щодо формування обчислювальної інфраструктури у гетерогенному мультихмарному середовищі з використанням інтегрованого показника ефективності; математичну модель інтегрованого показника ефективності виконання обчислювальних завдань; мультиагентну систему підтримки прийняття рішень на основі LLM; алгоритм оптимізації архітектури мультихмарної інфраструктури; модель динамічної адаптації до зміни параметрів середовища; програмний прототип системи автоматизованого проєктування мультихмарної платформи. Методологія дослідження охоплює всебічний аналіз існуючих підходів до мультихмарної інтеграції, формалізацію критеріїв ефективності, розробку архітектури мультиагентної системи та експериментальну перевірку запропонованого методу в реальних сценаріях використання. Мультиагентнасистема включає технічного, економічного та безпекового агентів, координацію яких забезпечує спеціалізований агент-координатор, що використовує LLM для обґрунтування прийнятих рішень та формування рекомендацій. Практична цінність полягає у створенні комплексного підходу щодо проєктування віртуальної мультихмарної платформи, який підвищує адаптивність та ефективність виконання обчислювальних процесів; розробці програмного забезпечення, що автоматизує процеси проєктування і переналаштування віртуальної мультихмарної платформи; впровадженні розробленої системи у виробничому середовищі, що підтвердило зниження витрат у середньому на 47% та покращення продуктивності на 25%; успішному практичному впровадженні запропонованого методу в корпоративному середовищі Continental Automotive Technologies GmbH (Німеччина) в межах проєктів PRIME-MES, де підхід був застосований для оптимізації хмарної інфраструктури, контролю витрат на зберігання даних у data lake та розподілу робочого навантаження, що забезпечило підвищення продуктивності, стійкості та ефективності хмарних операцій на рівні підприємства; розробці програмних рішень, які інтегровано в системи управління обчислювальними ресурсами для покращення гнучкості, підвищення рівня автоматизації та швидкості розгортання інфраструктури; впровадженні розроблених підходів у навчальні та дослідницькі програми для підготовки фахівців у сфері хмарних обчислень та автоматизації процесів проєктування розподілених систем у мультихмарному середовищі.Документ Відкритий доступ Підхід щодо організації розподіленого зберігання та доступу до cloud даних(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Карташов, Антон Димитрович; Глоба, Л. С.А.Д. Підхід щодо організації розподіленого зберігання та доступу до cloud даних. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 172 – Телекомунікації та радіотехніка. – Навчально-науковий інститут телекомунікаційних систем КПІ ім. Ігоря Сікорського, Київ, 2025. Стрімке зростання обсягів цифрових даних та поширення хмарних сервісів суттєво змінили підходи до зберігання інформації. Сьогодні організації активно впроваджують мультихмарні стратегії, щоб зменшити залежність від одного постачальника, підвищити надійність зберігання даних та оптимізувати витрати. Проте такий розподілений підхід створює нові виклики: складність розміщення даних, нестабільну продуктивність різних провайдерів, труднощі з дотриманням нормативних вимог та зростаючу операційну складність. Незважаючи на наявні рішення, досі бракує комплексних підходів, які б одночасно враховували технічні, економічні, регуляторні та екологічні аспекти управління даними в мультихмарному середовищі, особливо коли умови зберігання постійно змінюються. Дана робота вирішує актуальну науково-практичну задачу розробки вдосконаленого підходу щодо підвищення ефективності розподіленого зберігання та доступу до даних у динамічно змінюваному мультихмарному середовищі. Дослідження представляє фреймворк Інтелектуальний Оркестратор Хмарних Даних – Intelligent Cloud Data Orchestrator (ICDO), який використовує методи штучного інтелекту, багатоцільової оптимізації та хмарних технологій для забезпечення адаптивного розподілу та надійного зберігання даних у мультихмарному середовищі, гарантуючи їх цілісність. Метою дисертаційної роботи є підвищення ефективності розподілу та зберігання даних в мультихмарному середовищі за рахунок оцінювання показників доступності, затримки, надійности, пропускної здатності, вартості та ін., та завдяки утворенню віртуальної логічно-єдиної системи зберігання даних. Для досягнення мети дослідження було поставлено та вирішено задачі визначення основниххарактеристик, властивостей, показників та критеріїв оцінювання ефективності розподіленого зберігання та доступу до даних у мультихмарних середовищах; систематизації та формального опису складних взаємозв'язків між технічними, економічними, регуляторними та екологічними аспектами управління даними в мультихмарному середовищі; розробки взаємодоповнюючих онтологічної та математичної моделей; запропоновано метод, який ефективно інтегрує навчання з підкріпленням та багатоцільові еволюційні алгоритми для ефективного визначення Парето-оптимальних рішень; спроектовано та реалізовано фреймворк, який інтегрує методи штучного інтелекту з технологіями багатокритеріальної оптимізації; експериментально оцінено ефективність запропонованого підходу за ключовими показниками продуктивності. Детальний аналіз існуючих рішень та їхніх обмежень дозволив визначити актуальність застосування комплексного підходу щодо оптимізації визначених кінцевим користувачем критеріїв зберігання даних у мультихмарному середовищі. Для формалізації цієї складної області розроблено взаємодоповнюючі онтологічну та математичну моделі, які відображають складні взаємозв'язки між компонентами мультихмарного середовища та представляють багатоцільову природу проблеми оптимізації. Онтологічна модель формалізує складні взаємозв'язки між компонентами, тоді як математична модель представляє багатоцільову природу задачі оптимізації. Основними завданнями дослідження було створення теоретичного підґрунтя для розробки інтелектуальної системи управління даними в мультихмарному середовищі, яка здатна адаптуватися до динамічних змін умов зберігання та доступу до даних. Важливим завданням було також розробити механізми, що дозволяють системі автоматично реагувати на зміни в шаблонах доступу до даних, коливання продуктивності хмарних провайдерів, зміни в тарифних планах та регуляторних вимогах. Наукова новизна дисертаційної роботи полягає у вирішенні важливого наукового завдання розробки підходу щодо розподіленого зберігання та доступу до даних з динамічно-змінюваними умовами зберігання у мультихмарному середовищі та реалізації практичних методів на його основі. Запропоновано методінтеграції алгоритмів навчання з підкріплення та багатоцільових еволюційних алгоритмів для оптимізації процесу розподіленого зберігання даних, який на відміну від існуючих, автоматизує й оптимізує процес вибору провайдера та підвищує ефективність прийняття рішень у мультихмарному середовищі з динамічно-змінюваними умовами зберігання даних. Запропоновано онтологічну модель розподілу і зберігання даних, що формалізує та систематизує складні взаємозв'язки між показниками ефективності та змінними факторами, які впливають на процес розподілу і зберігання даних в залежності від пріоритетів користувачів та статистичних показників ефективності надання послуг хмарними провайдерами. Удосконалено математичну модель системи з динамічнозмінюваними умовами зберігання даних в мультихмарних середовищах шляхом інтеграції статичних та динамічних критеріїв, яка надає можливість автоматизованого врахування змін параметрів середовища в режимі реального часу. Запропонований підхід щодо зберігання даних у мультихмарному середовищі вирізняється інтеграцією методів штучного інтелекту з методами багатоцільової оптимізації. В результаті виконання дослідження теоретичні розробки дисертації представлені автором у вигляді комплексного фреймворку Інтелектуальний Оркестратор Хмарних Даних – Intelligent Cloud Data Orchestrator (ICDO), який дозволяє підвищити ефективность зберігання та доступу до даних з динамічнозмінюваними умовами їх зберігання у мультихмарних середовищах. Підхід ICDO досяг 44,1% покращення загальної продуктивності порівняно з традиційними підходами з однією хмарою та 14,9% покращення порівняно з найкращим альтернативним мультихмарним підходом. На основі розроблених онтологічних та математичних моделей створено програмне забезпечення для оптимізації розміщення та управління даними, яке дозволяє підвищити продуктивність, надійність та безпеку зберігання даних з одночасним зниженням витрат та дотриманням регуляторних вимог. Виконано практичне впровадження розробленого програмного забезпечення для управління даними з динамічнозмінюваними умовами їх зберігання в мультихмарних середовищах у клієнтськихпроектах копанії Tech-5 UG, що спеціалізуються на обробці великих обсягів даних та потребують гнучких рішень для їх зберігання. За підсумками впровадження було зафіксовано зниження середніх витрат на хмарну інфраструктуру на 9%, а також скорочення затримки при доступі до даних на 25% у порівнянні з попередніми підходами. Розроблені підходи впроваджено у навчальні та дослідницькі програми кафедри ІТТ НТУУ «КПІ» імені Ігоря Сікорського для підготовки фахівців у сфері хмарних обчислень. Проведені експериментальні дослідження підтверджують, що підхід ICDO забезпечує суттєві покращення за всіма ключовими показниками ефективності, включаючи продуктивність, вартість, надійність, безпеку та адаптивність, порівняно з існуючими рішеннями. Експериментальне дослідження демонструє, що адаптивність є критичним фактором для ефективного управління даними в динамічних мультихмарних середовищах, а механізми адаптації та навчання, впроваджені в підхід ICDO, дозволяють автоматизувати процес реагування на зміни в шаблонах доступу до даних та умовах середовища. Крім того, дослідження підтверджує ефективність інтегрованого підходу знаходження Паретооптимальних рішень у порівнянні з оптимізацією за окремими критеріями. Дослідження завершується визначенням перспективних напрямків для подальшої роботи. Ці результати суттєво сприяють розвитку галузі розподіленого управління даними та пропонують практичні рішення для нагальних викликів оптимізації мультихмарного зберігання даних.Документ Відкритий доступ Методи побудови моделей оцінки надійності телекомунікаційного обладнання мереж зв’язку з урахуванням відмов та збоїв програмного забезпечення та комбінованого резерву часу(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Тихонов, Микола Вікторович; Кононова, Ірина ВіталіївнаТихонов М.В. Методи побудови моделей оцінки надійності телекомунікаційного обладнання мереж зв’язку з урахуванням відмов та збоїв програмного забезпечення та комбінованого резерву часу. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії за спеціальністю: 172 Телекомунікації та радіотехніка. – Навчально-науковий Інститут телекомунікаційних систем Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”, Київ, 2025. Актуальність тематики дисертаційної роботи визначається наявністю на даний час протиріч між високими вимогами до показників надійності електронного комунікаційного обладнання (ЕКО) і реальною експлуатаційною надійністю цього обладнання (на практиці) та між обмеженими можливостями відомих наукових результатів і необхідністю сумісного урахування основних факторів при оцінці надійності (у теорії). У дисертації вирішено наукове завдання, яке полягає в удосконаленні науково-методичного апарату комплексної оцінки надійності ЕКО на основі декомпозиції загальної моделі функціонування на дві взаємопов’язані моделі: регенеруючого і марківського випадкових процесів – з наступним синтезом часткових результатів, що забезпечує сумісне урахування відмов і збоїв обладнання та їх наслідків, характеристик часової надлишковості і обмеженості вихідної інформації. Основними науковими результатами дисертаційної роботи, є: 1. Удосконалено метод і моделі комплексного оцінювання надійності функціонування об’єктів ЕКО при повній вихідній інформації. Наукова новизна та відмінність від інших відомих методів, полягає в декомпозиції загальної моделі функціонування об’єкта ЕКО з комбінованим резервом часу на дві взаємопов’язані часткові моделі функціонування, які реалізуються окремо. Перша з них – математична модель регенеруючого випадкового процесу забезпечує перевірку дотримання часового обмеження, яке задається поповнюваною складовою д t . Друга – математична модель марківського процесу спеціального виду – перевіряє виконання часового обмеження, що накладається непоповнюваною складовою p t з урахуванням вибраного варіанта взаємодії складових д t і p t комбінованого резерву часу. Реалізація удосконаленого методу спрощує процес формалізації та отримання математичних моделей комплексного оцінювання надійності об’єктів ЕКО з урахуванням сукупного впливу множини факторів, що визначають функціонування мережі зв’язку. 2. Удосконалено методику і моделі оцінювання надійності об’єктів ЕКО електронної комунікаційної мережі (ЕКМ) при апріорній невизначеності (обмеженій вихідній інформації). Наукова новизна та відмінність від відомих підходів, полягає у виборі нового базового функціоналу, який відображає вплив відмов і збоїв на надійність функціонування об’єктів ЕКО. Побудова верхньої та нижньої границь даного функціоналу забезпечує можливість отримання нових математичних моделей надійності та двосторонніх оцінок показників надійності об’єктів ЕКО, які дозволяють проводити комплексне оцінювання надійності функціонування об’єктів ЕКО за умов обмеженій вихідний інформації, а також сумісного врахуванні як поповнюваної, так і непоповнюваної складових комбінованого резерву часу, різних типів відмов і збоїв. Практичне значення отриманих результатів полягає у наступному: розроблений у дисертації науково-методичний апарат комплексного оцінювання надійності функціонування об’єктів ЕКО дає можливість розв’язувати важливі практичні задачі, які виникають в процесі удосконалення існуючих та розробки перспективних об’єктів ЕКО ЕКМ, а саме: оцінювати ефективність використання комбінованого часового резервування для зменшення впливу наслідків відмов і збоїв технічних та програмних засобів на функціонування ЕКО ЕКМ; здійснювати якісний і кількісний аналіз надійності функціонування ЕКО з комплексним урахуванням найбільш суттєвих факторів, що впливають на надійність обладнання, на етапах модернізації існуючих та розробки перспективних ЕКМ; виявляти важливі загальні та часткові властивості комбінованого часового резервування, оцінювати ефективність методу забезпечення надійності функціонування ЕКО; зменшувати вплив негативних наслідків відмов та збоїв технічних та програмних засобів ЕКО на процес функціонування ЕКМ; розробляти рекомендації щодо забезпечення безперебійного функціонування системи з урахуванням збоїв та відмов у процесі модернізації існуючих та створення перспективних ЕКМ.Документ Відкритий доступ Materials based on silica and aluminosilicate for environmental protection(Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2025) Yu Junjie; Tobilko, ViktoriiaYu Junjie. Materials based on silica and aluminosilicate for environmental protection. – Qualification research work presented as a manuscript. Dissertation for the degree of Doctor of Philosophy in specialty 161 Chemical Technologies and Engineering. – National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute,” Kyiv, 2025. This dissertation is devoted to the development of silicate materials based on natural and artificial raw materials for protecting water from pollution by various toxic substances. The development of water purification technologies for removing heavy metal ions and organic dyes using effective adsorption materials based on accessible and low-cost raw materials is economically justified. Promising materials in this regard include natural (layered aluminosilicates), artificial (synthesized silicas), and even technogenic silicates (fly ash). By applying various surface modification methods to inorganic materials using modern synthesis techniques, it is possible to obtain new chemically and thermally stable sorbents with improved structural-adsorption characteristics and physicochemical properties. The production of so-called “low-cost” materials based on natural aluminosilicate raw materials in granulated form enables quick separation of solid and liquid phases after adsorption purification, without the need for special equipment. A key and topical issue is the study of specific features of obtaining materials based on modified synthetic silicas and aluminosilicates, as well as the investigation of physicochemical patterns involved in the removal of heavy metals and cationic dyes from water using such materials. The first chapter of the dissertation presents an analytical review of scientific literature on adsorption materials used for the protection of aquatic environments. It examines the sources of heavy metal ions and organic dyes entering water, as well as existing methods for purifying natural and wastewater from such pollutants. Special attention is given to adsorption processes, the factors influencing them, and the practical application of sorption materials in water treatment technologies. The chapter also analyzes methods for obtaining mesoporous adsorbents based on syntheticsilicates (silica) and natural or artificial aluminosilicate materials. Various approaches to chemical modification of these materials and their fields of application are studied. The second chapter describes the methodologies for obtaining adsorption materials, including synthetic silica with a zero-valent iron layer, amino-functionalized silica, commercial silica gel modified with nickel oxide, granulated samples based on saponite and sodium alginate, and mesoporous adsorbents synthesized using fly ash. A list of reagents, materials, and equipment used to prepare the adsorbents is provided. The reliability of the obtained results is ensured by the use of modern instrumental research methods. Surface morphology of the materials was studied using scanning electron microscopy with energy-dispersive X-ray spectroscopy and transmission electron microscopy. Phase composition and surface chemistry were analyzed using Xray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, and infrared spectroscopy. Porous structure parameters were determined using low-temperature nitrogen adsorption– desorption methods. Thermal stability was assessed using differential thermal analysis and thermogravimetric analysis. In addition, the rheological properties of clay suspensions were measured, along with functional group content on the surface of the adsorbents and granule stability in aqueous media. Sorption techniques were used to study the physicochemical characteristics of heavy metal ion and dye removal from water. Inductively coupled plasma atomic emission spectrometry was applied to determine initial and equilibrium concentrations of copper ions, while the spectrophotometric method was used for determining dye concentrations in solution. The third chapter is devoted to the synthesis and characterization of dendritic mesoporous silica nanoparticles (DMSNs) modified with zero-valent iron and 3- aminopropyltriethoxysilane, as well as to the study of their efficiency in removing copper ions from aqueous solutions. The optimal synthesis parameters were determined, particularly the influence of synthesis time on the formation of monodisperse silica microspheres with controlled structural and physicochemical characteristics. X-ray diffraction analysis revealed a broad diffraction peak at 2θ = 22°, indicating the formation of amorphous silica in all samples, regardless of synthesis duration (1.5, 3, and 5 hours – labeled as DMSN-1.5, DMSN-3, and DMSN-5). Infraredspectroscopy confirmed the presence of characteristic vibrational bands for Si – OH, O – Si – O, and Si – O – Si bonds, typical for amorphous SiO2. Surface morphology studies using scanning electron microscopy revealed that the silica microspheres synthesized under different stirring durations are monodisperse spheres with a diameter of approximately 200 nm and contain visible pores. The DMSN-1.5 sample exhibited a nanoscopic rim structure around 7 nm in thickness and well-defined mesopores. Extending the synthesis time to 3 hours caused the thin nanosheet-like edges to transform into thicker ribbon-like rims, increasing their size to 16 nm, while maintaining the overall 200 nm particle diameter. Further extending the reaction time to 5 hours resulted in edge thickening up to 22 nm, but also led to partial loss of monodispersity, suggesting that prolonging the synthesis beyond this point is not advisable. Low-temperature nitrogen adsorption–desorption analysis showed that all SiO2 microsphere samples exhibit type IV isotherms with H3-type hysteresis loops according to IUPAC classification, indicating mesoporous structures formed by uniform spherical particles. The pore sizes ranged from approximately 5 to 50 nm. The specific surface areas were 504 m²/g, 452 m²/g, and 308 m²/g for DMSN-1.5, DMSN3, and DMSN-5, respectively. It was concluded that a synthesis time of 1.5 hours is optimal for achieving a high specific surface area and favorable morphology without significant pore coalescence or excessive rim thickening. A adsorbent material (Fe⁰@DMSN) was obtained by depositing zero-valent iron particles onto the surface of DMSN-1.5. Successful modification was confirmed by scanning and transmission electron microscopy, X-ray phase analysis, and infrared spectroscopy. The low-temperature nitrogen adsorption–desorption isotherms of the studied samples correspond to type IV isotherms according to IUPAC classification, featuring H3-type hysteresis loops typical for mesoporous materials. The specific surface area of the modified sample was found to be nearly half that of the synthesized DMSN, which may be attributed to Fe⁰ occupying or partially blocking the DMSN pore channels. Pore size distribution revealed a broad range of pore diameters between 3 and 50 nm. It was established that under pH = 5.7, the maximum adsorption capacity of Fe⁰@DMSN toward copper ions reached 39.8 mg·g⁻¹, which is approximately 57times higher than that of the unmodified DMSN-1.5 (0.7 mg·g⁻¹). The kinetics of Cu²⁺ removal were described by a pseudo-first-order model. An amino-functionalized adsorbent (DMSN-NH2) was obtained by chemically modifying dendritic mesoporous silica nanoparticles with 3- aminopropyltriethoxysilane. It was determined that the content of – NH₂ groups in the modified sample is significantly higher than the content of – OH groups in the unmodified material: 2.03 meq/g versus 0.16 meq/g, respectively. Successful attachment of amino groups to the surface of the silica particles was confirmed by infrared spectroscopy and thermal analysis methods. The low-temperature nitrogen adsorption–desorption isotherms of both samples correspond to type IV isotherms with H3-type hysteresis loops according to the IUPAC classification. This is characteristic of mesoporous materials, as confirmed by the obtained pore size distribution. It was found that the unmodified DMSN exhibits almost no adsorption capacity toward copper ions at pH 6, with a removal efficiency of only 15%. In contrast, DMSN-NH₂ demonstrates highly efficient Cu(II) removal across the entire tested pH range, with only a slight decrease in removal efficiency from 99% to 87% as the pH increases from 3 to 6. The adsorption equilibrium was reached relatively quickly. Structural-sorption, morphological, and adsorption studies showed that amino functionalization of the DMSN surface significantly enhances its efficiency in removing copper ions from aqueous solutions. X-ray photoelectron spectroscopy results indicate the formation of coordination bonds between Cu²⁺ ions and amino groups, suggesting a combination of physical adsorption and chemisorption processes. Regeneration studies of the used adsorbent indicate its potential for repeated use. The forth chapter presents the results of adsorption removal of copper ions and methylene blue using materials based on commercial silica gel modified with nickel oxide at different mass ratios (SiO₂@0.5NiO and SiO₂@NiO). X-ray diffraction analysis confirmed the successful deposition of nickel oxide on the silica surface. The obtained low-temperature nitrogen adsorption–desorption isotherms correspond to type IV according to IUPAC classification, indicating a mesoporous structure. The hysteresis loop shape suggests that the porous structure of all samples is formed byspherical particles of uniform size, arranged in a homogeneous packing with cylindrical pore channels. These materials also exhibit a narrow mesopore size distribution in the range of approximately 2.5–3 nm, as confirmed by pore size distribution data. It was shown that in the series SiO₂ > SiO₂@0.5NiO > SiO₂@NiO, the specific surface area of the adsorbents decreased from 411 m²/g to 186 m²/g. The commercial SiO₂ exhibited practically no copper ion adsorption, with a maximum capacity of 0.2 mg/g at pH 5.5. For the modified samples, the degree of Cu²⁺ removal increased with increasing pH. The maximum adsorption capacities at pH 5.5 were 0.9 mg/g for SiO₂@0.5NiO and 1.7 mg/g for SiO₂@NiO. Copper ion removal was found to be relatively fast. Adsorption equilibrium was established within 1 hour, with 51% removal achieved within the first 15 minutes for SiO₂@NiO - significantly higher than for unmodified SiO₂. These results indicate that the sorption capacity of silica gel is significantly enhanced after surface modification with nickel oxide. Specifically, the maximum adsorption capacity increased by approximately 5 times for SiO₂@0.5NiO and by nearly 10 times for SiO₂@NiO. The study also showed that methylene blue removal from solution by the synthesized materials occurred rapidly. The highest adsorption capacity (19.3 mg/g) was observed for the sample with a SiO₂ to NiO mass ratio of 1:0.5. The fifth chapter presents experimental data on the removal of copper ions using sorbent materials based on natural and technogenic aluminosilicates. Granules were obtained using saponite modified with ferrihydrite and sodium alginate, as well as a mesoporous adsorbent derived from fly ash coated with a zeolite layer. To obtain granules that are stable in aqueous media, the rheological behavior of clay suspensions based on saponite and biopolymer with varying component mass ratios was investigated. It was established that these systems are thixotropic, and their viscosity— when the same amount of sodium alginate is added-depends on the solid phase content. Based on these results, the appropriate conditions for granulation were selected. It was found that the amount of sodium alginate added significantly affects the stability of the granules in water. The structural-sorption characteristics and thermal properties of the resulting granulated adsorbents were studied, and their potential application for theremoval of heavy metal ions from water was demonstrated. The morphology, phase composition, and chemical structure of sorbents based on aluminosilicate microspheres with a zeolite coating were examined. It was shown that during synthesis, fly ash serves as the source of silicon, while the aluminate solution provides sodium and aluminum. The deposition of a zeolite phase on the surface of fly ash increased the sorption capacity for copper ions from 4.94 mg/g to 6.53 mg/g. However, to further improve efficiency, longer synthesis durations at higher temperatures are required. This study presents, for the first time, an in-depth investigation into the synthesis of adsorption materials based on dendritic mesoporous silica and commercial silica gel with enhanced structural and sorption characteristics. These improvements were achieved through surface modification with zero-valent iron nanoparticles, 3- aminopropyltriethoxysilane, and nickel oxide. The rheological behavior of suspensions based on natural and modified saponite with sodium alginate was examined, and the optimal conditions were determined for producing granulated, water-stable, low-cost adsorbents. Additionally, a mesoporous material coated with a zeolite layer was synthesized using technogenic aluminosilicate waste (fly ash) under relatively simple synthesis conditions and with accessible laboratory equipment. The physicochemical mechanisms of copper ion and methylene blue dye removal using the synthesized adsorbents were studied. The results confirm the promising potential of these materials for efficient purification of water contaminated with such pollutants. From a practical standpoint, the functional materials obtained in this work may be applied in the development of new effective sorbents based on silicates and natural or artificial aluminosilicates for protecting aquatic environments from inorganic and organic toxicants. These sorbents are especially relevant for use in the chemical, food, and mining industries.Документ Відкритий доступ Research on modified MOF materials for water pesticide pollutant purification(Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2025) Zhou Zhentao; Dontsova, TetianaZhou Zhentao. Research on modified MOF materials for water pesticide pollutant purification. – Qualified scientific work on the rights of the manuscript. Dissertation for the degree of Doctor of Philosophy in the specialty 161 – Chemical Technologies and Engineering – National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute", Kyiv, 2025. This dissertation is divided into two main parts: the first is the study of a Ti-MOFbased NH2-MIL-125/TiO2 composite photocatalytic system; the second is the study of an M88A@TA-X photo-Fenton catalytic system based on Fe-MOF modified with tannic acid and calcined. In the first part, the physicochemical structure of the NH2- MIL-125/TiO2 composites and their photocatalytic degradation performance of the insecticide imidacloprid in water are studied in detail. In the second part, the physicochemical structure of the M88A@TA-X series of materials, their photo-Fenton degradation performance of the herbicide atrazine, and their potential applications are studied in detail. This work investigates the photocatalytic activity of NH2-MIL-125/TiO2 composites synthesized at different dosage ratios of TiO2 and TPOT (the precursor of NH2-MIL-125). The results show that all NH2-MIL-125/TiO2 composites exhibit superior catalytic performance compared to pure NH2-MIL-125. Furthermore, we found that the material synthesized with a TiO2/TPOT ratio of 1:1 (NH2-MIL125/TiO2-100%) exhibited optimal catalytic activity (removing 100% of imidacloprid in 90 minutes). Increasing the TiO2/TPOT ratio from 0.35:1 to 1:1 showed animprovement in catalytic activity. However, further increasing the TiO2/TPOT ratio (from 1:1 to 2:1) did not lead to a further increase in catalytic activity. Therefore, this study used NH2-MIL-125/TiO2-100% as a representative material for characterization. X-ray diffraction spectroscopy (XRD), Infrared absorption spectrum (FTIR), and Thermogravimetric analysis (TGA) characterization demonstrated that TiO2 successfully incorporated into the NH2-MIL-125/TiO2 composite during its preparation, and that its incorporation did not disrupt the basic lattice and chemical structure of NH2-MIL-125. Scanning electron microscopy (SEM) results demonstrated that the TiO2 in the NH2-MIL-125/TiO2 composite was uniformly dispersed on the surface, facilitating contact between the catalyst and the pollutant during the reaction. Furthermore, Ultraviolet-Visible Diffuse Reflectance Spectroscopy (UV-Vis DRS) results indicate that the band gap energy of NH2-MIL-125/TiO2 is 2.58 eV, lower than that of NH2-MIL-125 (2.68 eV) and TiO2 (3.36 eV). This suggests that NH2-MIL125/TiO2 has a wider spectral response range, thus favoring photocatalytic reactions. For a photo-Fenton catalyst (M88A@TA-X) prepared by modifying Fe-MOF (MIL-88A, denoted as M88A), this paper discusses the effects of different modification methods (including calcination temperature and whether tannic acid modification was used before calcination) on the photo-Fenton catalytic performance of the catalyst. Results showed that M88A@TA-2, modified with tannic acid and calcined at 200 °C, exhibited the best photo-Fenton activity, achieving 100% atrazine degradation within 30 minutes. Its reaction rate constant was 0.164 min⁻¹, 32.8 and 5.5 times that of M88A (0.005 min⁻¹) and M88A@TA (0.030 min⁻¹), respectively. M88A@TA-3 and M88A@TA-4, synthesized at higher temperatures, exhibited significantly reduced or completely inactivated activities. Furthermore, the catalytic activity of M88A-2(synthesized by calcining MIL-88A at 200 °C without TA modification) showed almost no increase compared with that of pure MIL-88A. These findings confirm that tannic acid modification and calcination at 200°C are crucial for enhancing the catalytic activity of MIL-88A. In addition to evaluating the photo-Fenton degradation rates of various materials, we also assessed their H2O2 consumption rates during the photoFenton reaction. Results show that M88A@TA-2 exhibits approximately fourfold higher H2O2 utilization efficiency than M88A, which holds great promise for its future practical applications. To investigate the mechanism underlying the excellent photo-Fenton activity of M88A@TA-2, the morphology and phase structure of the prepared material were characterized using SEM, Transmission electron microscopy (TEM), and BrunauerEmmett-Teller surface area analysis (BET) methods. Results indicate that M88A@TA2 exhibits a loose and porous structure compared to unmodified M88A. Furthermore, its surface area, at 44 m2 /g, is significantly higher than that of M88A (13 m2 /g). Furthermore, XRD, XPS, TGA, and FTIR characterizations demonstrate that M88A@TA-2 possesses a rich defect structure. The band structure of the prepared material was investigated using UV-Vis DRS and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) valence band spectroscopy. Results show that, thanks to defects regulating the band structure, the band gap energy of M88A@TA-2 (2.70 eV) is higher than that of M88A (2.94 eV), resulting in superior light absorption. This paper also discusses the mechanism by which M88A@TA-2 degrades atrazine in water via a photo-Fenton catalytic reaction. First, reactive oxygen species (ROS) scavenging experiments and electron paramagnetic resonance spectroscopy characterization confirmed that the primary reactive oxygen species in the photo-Fenton catalytic reaction are ·OH and 1O2. Ultra-high performance liquid chromatography-quadrupole time-of-flight mass spectrometry (UPLC-QTOF-MS) was used to analyze samples from the photo-Fenton degradation of atrazine using M88A@TA-2, revealing the degradation products. Furthermore, the photo-Fenton degradation products of atrazine by M88A@TA-2 after the addition of different ROS scavengers were analyzed to infer the effects of different ROS on the degradation products. The results further confirm that ·OH and 1O2 are the dominant ROS in the M88A@TA-2 photo-Fenton system. The scientific novelty of the dissertation lies in the following provisions. A new composite photocatalyst, NH₂-MIL-125/TiO₂, based on metal-organic framework (MOF) semiconductors, has been synthesised. This combines the high light absorption capacity of NH₂-MIL-125 with the high oxidation capacity of TiO₂, allowing for greater photocatalytic activity. A new, simple synthesis method has been proposed which includes stages of modification with tannic acid and calcination. This method allows the synthesis of M88A@TA-2 material containing a large number of defects, demonstrating high photo-Fenton catalytic activity and extremely high H₂O₂ utilisation efficiency at low concentrations. This significantly reduces the energy consumption of the photo-Fenton process. Furthermore, a mechanism for the photo-Fenton decomposition of atrazine using the M88A@TA-2 catalyst has been proposed, providing valuable information for future research in the field of photo-Fenton catalysis. The practical significance of this work lies in establishing the optimal conditions for the synthesis of the NH2-MIL-125/TiO2 composite, which provides the basis for its future large-scale production. In addition, a simple method for the synthesis of thehighly efficient photo-Fenton catalyst M88A@TA-2 was developed as part of this study. It has been shown that the use of M88A@TA-2 increases the activity of the traditional photo-Fenton catalyst M88A by 32.8 times and increases the efficiency of the photocatalytic process when activated by hydrogen peroxide by 4 times, which indicates that M88A@ TA-2 effectively decomposes pollutants at extremely low H2O2 concentrations (1.76 mM). In addition, M88A@TA-2 demonstrated strong pH adaptability, which will reduce energy consumption, capital costs and reagent costs when treating complex real-world water environments, demonstrating its significant potential for applications in photo-Fenton processes.Документ Відкритий доступ Organo-mineral textured coatings with enhanced water repellency(Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2025) Li Che; Myronyuk, OleksiyLi Che. Organo-mineral textured coatings with enhanced water repellency. - Qualified scientific work on the rights of the manuscript. Dissertation for the degree of Doctor of Philosophy in the specialty 161 - Chemical Technologies and Engineering and Knowledge branch 16 – Chemical Engineering and bioengineering - National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute", Kyiv, 2025. This study is aimed at establishing the possibility of using scalable organomineral surfaces to achieve tunable water wettability. To this end, systems comprising a mineral filler with particles of controlled shape and a polymer binder, as well as a thin organic layer with an extractive texture on the surface, are considered. The study demonstrates the relationship between the size, shape, and hierarchy of the textureforming elements and the surfaces' water-repellent properties, as well as their durability under ultraviolet radiation exposure. This study also contributes to addressing the major challenge of scaling up superhydrophobic surfaces. Since the systems investigated here are based on polymer binders combined with dispersed mineral fillers, this approach can be readily scaled to produce such coatings over large areas using existing manufacturing technologies. The purpose of this study is to establish the connection between the structure and water repellency of organo-mineral surfaces. The object of research is textured surfaces with tuned water repellency on the base of organic interface layer and mineral texture forming elements. The subject of research is the formation of water repellency of textures consisting of mineral structure formers and organic binding and interface layers. It has been shown that in organo-mineral systems based on dispersed particles - using red mud as an example - the water-repellent properties are governed by a combination of key factors: the ability of the particles to form a textured coatingsurface, which in turn depends on the ratio between the particles and the polymer matrix; the surface inertness of the filler particles, with higher inertness leading to more stable water-repellent surfaces; and the particle size, as smaller particles contribute to higher contact angles and thus improved water-repellent performance. Using an integrated approach based on hydrothermal synthesis, Zn-O-based particles with tunable morphology were obtained. By adjusting parameters such as temperature, catalyst type, reaction medium acidity, and the presence of doping agents (e.g., titanium dioxide and silicon dioxide), it is possible to control the particle size within a range of several tens to hundreds of nanometers, introduce hierarchical surface structures, and tailor the shape of the primary crystals, including plate-like, elongated, or irregular particles with complex architectures. It has been shown that the use of hierarchical zinc oxide-based particles, particularly those doped with titanium dioxide, leads to a significant enhancement in water-repellent performance compared to undoped or structurally simple particles. The observed increase in contact angle is approximately 20°, enabling the creation of truly superhydrophobic surfaces based on these hierarchical structures. It has also been demonstrated that superhydrophobic surfaces can be achieved over a broader range of nanoparticle concentrations (20-60 wt. %) when the particles possess a hierarchical surface structure. Unlike those lacking a distinct dual-level hierarchy, such particles enable stable water repellency even as the filler concentration varies. The studied materials with high specific surface area have shown strong potential for use in atmospheric water harvesting from fog. It was found that hydrophobic surfaces enable condensation of up to 7 grams of water per minute. In contrast, hydrophilic surfaces—achieved either by using unmodified mineral particles or by annealing—can collect up to 8.5 grams of atmospheric moisture per minute. The scientific novelty of the study is as follows: For the first time, it has been demonstrated - using red mud as an example - that surface inactivation of its particles, achieved by reducing their polarity through thermal treatment at 950 °C and modification with organosilicon compounds, enables the effective use of such waste as texture-forming components in the production of coatings with pronounced waterrepellent properties. In particular, contact angles of approximately 143° were achieved on the treated surfaces. This study advances the theoretical understanding of the formation of waterrepellent surfaces composed of dispersed micro- and nanoparticles embedded in organic polymer matrices. It was shown that particle surface topography and their chemical inertness play a critical role in generating effective surface texture. Additionally, fine-tuning the ratio between the polymer and the film-forming agent allows precise control over the coating structure, enabling the achievement of maximum contact angles. In this work, contact angles as high as 154° were obtained. This study further develops the understanding of the synthesis of zinc oxide (ZnO)- based particles with tunable morphology. It has been demonstrated that the particle shape is governed by a combination of factors, including the type of catalyst used, the synthesis temperature, the presence of dopants such as TiO₂ and SiO₂, and the ZnO-todopant ratio. By adjusting these parameters, it is possible to control the particle morphology, ranging from plate-like structures typical of pure ZnO to complex hierarchical architectures characteristic of doped forms. It has been shown that doped forms of zinc oxide (ZnO) crystals exhibit pronounced photoactivity. This effect is significantly enhanced when titanium dioxide (TiO₂) is used as a dopant. Specifically, photoluminescence analysis revealed that at a ZnO:TiO₂ ratio of 2:1, the photoactivity increases by approximately 6.5 times compared to undoped ZnO. For the first time, it has been demonstrated that the use of titanium-dioxide-doped zinc oxide particles with a highly developed surface structure leads to a significant enhancement in water-repellent properties compared to conventional nanoscale ZnO particles. At high filler loadings, the contact angle increases from 135° to 154°, classifying such coatings as superhydrophobic. It has been demonstrated for the first time that the developed hierarchical micro/nanostructure of doped zinc oxide particles enables the formation of highly water-repellent surfaces across a broad range of mass ratios between the polymer matrix and the mineral texture-forming particles. Specifically, when the content of doped ZnO/CO₂ particles ranges from 20% to 60%, contact angles remain above 140°. In contrast, the use of individual TiO₂, CO₂, or ZnO particles results in such high waterrepellent performance only within much narrower concentration ranges. It has been shown that coatings containing texturing elements based on modified ZnO particles doped with TiO₂ and SiO₂ exhibit high resistance to UV-induced hydrophilization. These coatings transition from the Cassie–Baxter state to the Wenzel state only after 170 hours of UV exposure, while maintaining a contact angle of approximately 120°. Complete hydrophilization occurs only after 250–280 hours of continuous irradiation. It has been shown that textured surfaces, particularly those with hierarchical micro/nanostructures, are effective for fog water collection. The efficiency of water harvesting significantly increases upon hydrophilization of the surface, with an observed improvement of approximately 30–45% compared to hydrophobic surfaces. The practical significance of the obtained results is as follows: In the course of this work, a novel synthesis method was developed for doped hierarchical ZnO–SiO₂ and ZnO–TiO₂ particles. These materials can serve as a basis for water-repellent textured coatings and are also considered promising hydrophilic materials for atmospheric moisture harvesting. Additionally, both types of particles exhibit pronounced photoactive properties, expanding their potential for use in multifunctional surface applications. The developed organo-mineral coating formulations based on composite hierarchical ZnO particles doped with titanium dioxide and silicon dioxide exhibit stability under ultraviolet irradiation for over 170 hours. These coatings retain their hydrophobic properties under prolonged UV exposure, making them promising candidates for use as UV-resistant water-repellent surfaces.Документ Невідомий Наукові основи створення висококонцентрованих композиційних матеріалів поліфункціонального призначення(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Мельник, Любов ІванівнаМельник Л.І. НАУКОВІ ОСНОВИ СТВОРЕННЯ ВИСОКОКОНЦЕНТРОВАНИХ КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ ПОЛІФУНКЦІОНАЛЬНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.11 «Технологія тугоплавких неметалічних матеріалів» – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», МОН України, Київ, 2025. Дисертація присвячена науковим засадам створення висококонцентрованих полімерних композиційних матеріалів (ПКМ) багатофункціонального призначення із використанням відходів промисловості як техногенної сировини. Об’єктом дослідження стали композиційні матеріали на основі системи полімерна матриця – дисперсний наповнювач підвищеної концентрації. Вибір об’єкта зумовлений висунутою гіпотезою про можливість регулювання структурних характеристик і властивостей композитів шляхом варіювання різновидів і концентрації мінеральних наповнювачів та полімерної матриці різного складу й енергетичного стану поверхні. Як наповнювачі використані мінеральні компоненти – відсіви видобутку вулканічних порід, відходи теплоенергетики та кольорової металургії, що відрізняються за генезисом, фізичним станом, структурою та, відповідно, енергетичним станом поверхні. Полімерною матрицею слугують водні дисперсії, що забезпечують об’ємну гомогенізацію та максимальну площу контактів при взаємодії з частинками наповнювача в процесі формування композицій. Перший розділ дисертації присвячений питанням використанню наповнювачів у полімерних композитах. У ньому розглядаються основні типи наповнювачів, їхній вплив на фізико-хімічні та механічні властивості композитів. Описується роль дисперсних і волокнистих наповнювачів, зокрема відходів промисловості як мінеральних компонентів. Аналізуються механізми їх взаємодії з полімерною матрицею, параметри, що впливають на структуроутворення та характеристики ПКМ. Окремо розглядається екологічний аспект утилізації відходів промисловості у складі полімерних композитів. Розділ містить посилання на численні дослідження щодо взаємодії полімерних матриць із різними видами наповнювачів як фактору впливу на експлуатаційні характеристики композитів. Другий розділ дисертації присвячений об’єктам та фізико-хімічним методам дослідження. У ньому обґрунтовано вибір матеріалів для створення полімерних композиційних матеріалів, зокрема різних типів полімерних матриць (стирол-акрилові, акрилові, стирол-бутадієнові водні дисперсії так і органорозчинний поліакрилат та гліфталева смола) та наповнювачів як природного, так і техногенного походження. Докладно розглянуто фізико-хімічні властивості обраних компонентів, включаючи їх хімічний склад, морфологію, гранулометричний склад, енергетичний стан поверхні, пористість та змочуваність. Окремо проаналізовано використання органорозчинного полімеру Pliolite AC-4 на початкових етапах дослідження та причини переходу до водних дисперсій з огляду на екологічні, економічні та технологічні переваги. Розділ містить опис методів дослідження, зокрема рентгенофазового аналізу, інфрачервоної спектроскопії, термогравіметричного аналізу, електронної мікроскопії, визначення питомої поверхні та крайового кута змочування. Також розглянуто методи оцінки термічних і механічних характеристик ПКМ, що є критичними для розробки матеріалів із заданими експлуатаційними властивостями. Запропоновані технології виготовлення ПКМ об’ємної форми (таблетки) методом холодного пресування та приведені їх характеристики, а також технологія виготовлення композитів іn situ при максимальному наповненні 56 мас.% наповнювача. Третій розділ дисертації присвячений аналізу особливостей процесів взаємодії в системі «наповнювач – водна дисперсія полімеру». У ньому розглядаються механізми взаємодії між полімерною матрицею та мінеральними наповнювачами різного генезису. Докладно проаналізовано фізико-хімічні характеристики наповнювачів, включаючи їхню структуру, енергетичний стан поверхні, змочуваність, гранулометричний склад та морфологічні особливості. Окремо вивчено їхній вплив на адгезію до полімерної матриці та механізми структуроутворення у композитах. Розділ містить результати ІЧ-спектроскопічного аналізу, який дозволив оцінити структуротвірні хімічні зв’язки та функціональні групи наповнювачів та зв’язуючого. По зміні інтенсивності характеристичних смуг за по їх зміщенні вдалося простежити взаємодію між компонентами системи наповнювач – полімер. Також застосовано термогравіметричний аналіз для визначення термічної стабільності композицій та встановлення робочих температурних діапазонів дослідних матеріалів. Четвертий розділ дисертації присвячений дослідженню порової структури розроблених ПКМ. Основна увага зосереджена на аналізі впливу природи наповнювача та його концентрації на формування порової структури композиту. Оцінено зміну параметрів відкритої та загальної пористості, густини та водопоглинання в залежності від концентрації наповнювача (65-90 мас.%), а також вплив різних полімерних зв’язуючих (Policril 590, Latex 2012, Latex DC 640) на структуру ПКМ. Дослідження включали визначення водопоглинання, БЕТ-аналіз сорбції азоту, оптичну мікроскопію та аналіз розподілу пор за розміром. Виявлено, що збільшення концентрації наповнювача є суттєвим фактором зміни макроструктури, причому характер пор залежить від типу та гранулометричного складу наповнювача, а також властивостей полімерної матриці. Окремо проаналізовано вплив гранулометричного складу наповнювачів (відсівів андезиту) на щільність упаковки частинок у композитах та їхню здатність до утворення мікро- і мезопор. Показано, що поліфракційний склад наповнювачів сприяє зменшенню загальної пористості, тоді як використання дисперсних наповнювачів дозволяє формувати матеріали з вищими теплоізоляційними властивостями. Отримані результати дозволяють керовано регулювати пористість ПКМ та оптимізувати їхній склад для конкретних галузей застосування, таких як теплоізоляційні або конструкційні матеріали. П’ятий розділ дисертації присвячений дослідженню теплофізичних характеристик композитів. Основна увага зосереджена на визначенні закономірностей змін теплопровідності в залежності від типу полімерної матриці, концентрації наповнювачів та температурних умов експлуатації. Досліджено структурні характеристики наповнювачів, зокрема середній розмір кристалітів та енергетичний стан поверхні, та їхній вплив на процеси теплопередачі. Встановлено, що розмір кристалітів і пористість наповнювачів мають вирішальний вплив на коефіцієнт теплопровідності композитів: більші кристаліти сприяють кращій передачі тепла, тоді як висока пористість зменшує теплопровідність за рахунок підвищеного розсіювання фононів. Розглянуто вплив концентрації наповнювачів на теплопровідність ПКМ. Виявлено, що збільшення вмісту теплопровідного наповнювача формує ефективні шляхи теплопередачі, що підвищує теплопровідність матеріалу, проте водночас пористість може компенсувати цей ефект. Окремо проаналізовано температурний фактор впливу на теплопровідність композитів. Встановлено, що теплопровідність зростає зі збільшенням температури для більшості систем, однак в деяких випадках (наприклад, з цеолітом) спостерігається аномальна поведінка через можливі фазові переходи або особливості адсорбції вологи. Проведено порівняльний аналіз ефективності різних наповнювачів та встановлено, що андезит забезпечує найвищу теплопровідність, тоді як перліт і цеоліт дозволяють регулювати теплофізичні властивості матеріалів. Використання акрилової матриці (Policril 590) сприяє рівномірному розподілу наповнювачів у полімерній фазі за рахунок кращої змочуваності, що забезпечує стабільність теплопровідності. Проведено моделювання теплопровідності дослідних полімерних композитів у відповідності до класичних теоретичних моделей (Максвелла, Ландау-Ліфшиця, Брюггемана). Проте встановлено, що жодна з цих моделей не враховує комплексного впливу структурних особливостей композиту, таких як нерівномірний розподіл наповнювача, морфологія порового простору та специфічні адгезійні взаємодії між фазами. Аналіз експериментальних даних виявив значну невідповідність між теоретичними й реальними значеннями для композитів із наповнювачами з високою питомою поверхнею (червоний шлам, шамот), що вказує на необхідність модифікації моделей із врахуванням мікроструктурних параметрів. Розроблена модифікована модель, яка враховує вплив пористості, густини, морфології наповнювача та ефективної контактної площі між фазами, продемонструвала високу точність у прогнозуванні теплопровідності композитів у широкому діапазоні концентрацій і температур. Це відкриває можливості для створення матеріалів із прогнозованими теплофізичними властивостями, оптимізованими під конкретні технологічні умови. Шостий розділ дисертації присвячений дослідженню механічних властивостей ПКМ. Основну увагу приділено оцінці жорсткості, міцності та пластичності матеріалів, а також впливу виду і концентрації наповнювачів на їх механічні характеристики. Аналіз показав, що зі збільшенням концентрації наповнювача загалом підвищується жорсткість і міцність матеріалів, проте надлишок наповнювача може знижувати структурну цілісність композитів, що особливо помітно у зразках із цеолітом та андезитом. Встановлено, що тип полімерної матриці здійснює вагомий вплив на механічні властивості. Так для зразків із Latex 2012 спостерігається суттєве зростання модуля пружності, що пояснюється високою адгезійною взаємодією цього полімеру з наповнювачами. Це дозволяє формувати жорсткіші та міцніші структури порівняно з Policril 590. Окрему увагу приділено моделюванню механічних характеристик, що дозволило встановити закономірності змін параметрів та розробити оптимальну математичну модель для прогнозування жорсткості та міцності ПКМ. Виявлено, що класичні теоретичні моделі (Halpin-Tsai, Mori-Tanaka, Rule of Mixtures) не враховують комплексного впливу мікроструктурних параметрів та взаємодій у системі «полімер – наповнювач», тому запропонована модифікована модель, яка враховує змочуваність, питому поверхню, густину та морфологію наповнювачів. Сьомий розділ дисертації присвячений дослідженню впливу способу отримання полімерних композиційних матеріалів на їхні властивості. Особливу увагу приділено порівнянню двох методів введення червоного шламу до полімерної матриці: механічного змішування та синтезу in situ. Слід зазначити , що дослідження проводили на системах гліфталева смола – червоний шлам. Результати досліджень підтвердили, що синтез in situ забезпечує кращу взаємодію між полімерною матрицею та наповнювачем на молекулярному рівні, що підтверджено даними інфрачервоної спектроскопії. Оцінка вологопоглинання показала, що метод in situ дозволяє зменшити здатність ПКМ до адсорбції вологи порівняно з механічним змішуванням. Це пояснюється більш рівномірним розподілом частинок наповнювача та покращеною сумісністю з полімерною матрицею, що обмежує доступ молекул води до гідрофільних груп. Проведено порівняльний аналіз ударної міцності композитів залежно від часу синтезу та концентрації наповнювача. Встановлено, що метод in situ дозволяє отримати матеріали з вищою ударною міцністю (на 6,67-12,5 % у порівнянні з механічним змішуванням), що пояснюється більш ефективним міжфазним зчепленням. Аналіз міцності на згин показав, що оптимальним вмістом червоного шламу є 36 мас. %, при якому досягається максимальне армування без втрати цілісності матеріалу. Подальше збільшення концентрації наповнювача призводить до зниження механічних характеристик через агломерацію частинок і формування мікропор. Додатково проведено мультикритеріальне моделювання, яке дозволило визначити оптимальну концентрацію червоного шламу – 31,7 мас. %. Саме при цьому значенні композити демонструють збалансовані фізико-механічні властивості, що робить їх придатними для застосування в умовах підвищеної вологості та механічних навантажень. Зокрема, встановлено, що при такій концентрації забезпечується найкращий баланс між високою ударною міцністю та низьким вологопоглинанням. Сформульовані в процесі виконання дисертаційної роботи наукові положення, математичні моделі та експериментальні підходи використано як складові частини курсу «Спеціальні розділи хімічної технології переробки полімерів» при підготовці здобувачів другого (магістерського) рівня вищої освіти за освітньо-професійною програмою «Хімічні технології неорганічних в’яжучих речовин, кераміки, скла та полімерних і композиційних матеріалів» за спеціальністю 161 «Хімічні технології та інженерія» та «Основи технології композитів та переробки полімерів» першого (бакалаврського) рівня вищої освіти спеціальності 161 «Хімічні технології та інженерія». Розроблено проєкт Технічних умов на виробництво полімерних композиційних матеріалів із високим вмістом мінеральних наповнювачів, який успішно пройшов дослідно-промислову перевірку на ТОВ «Компанія «ПОЛІГОН»» (м. Київ) та ТОВ «АЙПІТІ ПРОДАКШН» (м. Київ). В результаті промислових досліджень одержані позитивні результати, які підтверджені актами випуску і досліджень дослідно-промислової партії полімерних композиційних матеріалів.Документ Невідомий Наукові засади захисту довкілля від забруднення відходами систем водообробки та технологічними розчинами(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Радовенчик, Ярослав ВячеславовичРадовенчик Я. В. Наукові засади захисту довкілля від забруднення відходами систем водообробки та технологічними розчинами. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 21.06.01 – Екологічна безпека. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» Міністерства освіти і науки України, Київ, 2025. Дисертаційна робота присвячена зменшенню техногенного навантаження на гідросферу шляхом впровадження технологій утилізації та знешкодження відходів систем очищення води та водопідготовки, а також шляхом нетрадиційного вирішення проблем скиду в довкілля значних об’ємів технологічних розчинів різноманітного складу. У першому розділі, присвяченому огляду літературних джерел, показано, що значної шкоди завдають поверхневим водоймам та підземним горизонтами відходи технологій очищення та доочищення води. Підвищення мінералізації вод поверхневих водойм в результаті скиду концентрованих розчинів різноманітного складу та висока природна мінералізація підземних вод в окремих регіонах України вимагає проводити їх пом’якшення перед споживанням. Найбільшого поширення сьогодні набули іонообмінні методи, особливо для систем малої та середньої продуктивності – побутових та офісних. Експлуатація таких систем супроводжується скидом в гідросферу концентратів хлориду натрію з домішками іонів кальцію та магнію, що формує замкнуте коло руху мінеральних речовин в гідросфері. Розроблена достатньо велика кількість технологічних процесів для використання в умовах промислового виробництва не дозволяє забезпечити необхідну ефективність процесів пом’якшення та низьку їх вартість. Тому створення процесів утилізації регенераційних розчинів іонообмінних систем для пом’якшення води складає на сьогодні досить актуальну та вартісну проблему. Спорудження масштабних централізованих систем водопостачання та їх тривала експлуатація призводять до вторинного забруднення питних вод та вимагає їх доочищення в точках водовідбору. Найчастіше в системах доочищення застосовують іонний обмін, сорбцію, мембранні технології, котрі також продукують значну кількість відходів. До сьогодні експлуатація таких систем не супроводжується утилізацією чи знешкодженням твердих та рідких відходів, які утворюються в результаті доочищення води, що наносить довкіллю непоправної шкоди та характеризується нераціональним використанням природних ресурсів. Зважаючи на швидкий ріст масштабів застосування систем очищення води малої та середньої продуктивності, давно назріла проблема знешкодження та утилізації відходів таких технологій. Процес добування корисних копалин шахтним методом практично завжди супроводжується утворенням величезних об’ємів стічних вод із високим вмістом шкідливих речовин. І хоча на сьогодні розроблено достатньо технологій очищення шахтних вод, широкого впровадження вони не отримали через значні об’єми та широкі гами забруднень з різноманітними фізико-хімічними властивостями. Скид таких вод в гідросферу супроводжується забрудненням природних водойм та підвищенням їх мінералізації. У другому розділі наведені відомості про об'єкти дослідження, матеріали та реагенти, що використовувалися в процесі експериментів, методики проведення досліджень та методи математичної обробки експериментальних результатів. У розділі приведені посилання на відомі методи аналізу розчинів та твердих відходів, зазначені стандартні засоби вимірювання, які використовувалися в роботі та приведені схеми нового лабораторного обладнання, розробленого для серій експериментів в об’ємі даної роботи. У третьому розділі викладено наукові основи використання матеріалів з капілярними властивостями в процесах випарювання рідин та знешкодження концентратів різноманітного хімічного складу. Встановлено, що застосування таких матеріалів дозволяє реалізувати прості, ефективні та автономні системи випарювання рідин. Проведені випробування в природному середовищі підтвердили зроблені теоретичні обґрунтування. Використання матеріалів з капілярними властивостями дозволяє не лише випарювати рідини для концентрування розчинів, а й знешкоджувати концентрати шляхом переведення їх в твердий стан. В об’ємі розділу запропоновано кілька конструкцій багатошарових кристалізаторів та кристалізаторів з рухомим полотном. Вони дозволяють механізувати процеси подачі концентратів та видаляти утворену тверду фазу. При цьому за достатньої температури навколишнього середовища обладнання може ефективно працювати без підводу енергії. Для підвищення продуктивності кристалізаторів розроблено конструкцію із верхньою подачею розчинів і без рухомих частин. Зазначена конструкція дозволяє автоматизувати процес випарювання за рахунок регулювання швидкості подачі концентрату. Отримані результати використані при розробці модуля випарювання для промислового використання. При площі модуля 1 м2 і висоті в 1 м він має площу випаровування 15,7 м2 і при різних умовах навколишнього середовища дозволяє забезпечити інтенсивність випаровування в межах 0,95–3,91 дм3 /м2 ·добу. Проведені дослідження достатні для виготовлення модуля випарювання промислового використання. Четвертий розділ присвячено технологічним процесам, що дозволяють знешкодити або утилізувати регенераційні розчини іонообмінних установок пом’якшення води, котрі досить широко застосовуються в побуті та офісах. Приведено результати фракційного випарювання регенераційних розчинів, що містять хлориди натрію, кальцію та магнію. Встановлено, що в отриманому твердому хлориді натрію досить багато домішок іонів кальцію та магнію, що перешкоджає його повторному використанню для приготування регенераційних розчинів. Відомі на сьогодні методи перекристалізації або відмивки в концентрованій соляній кислоті дозволяють отримати реагент, придатний для повторного використання в процесах регенерації іонообмінних фільтрів за умови корегування міжрегенераційного часу. Переведення концентратів у твердий стан дозволяє отримувати значний екологічний ефект. З метою зниження витрат енергії на випарювання рідкої фази проведено дослідження ефективності застосування в якості робочого елементу матеріалів з капілярними властивостями. Встановлено, що їх застосування дозволяє просто та ефективно переводити вміст концентратів в тверду фазу з отриманням чистої води, придатної для приготування нових регенераційних розчинів. Для можливості повторного використання розчинів хлориду натрію та захисту гідросфери від скидів його розчинів запропоновано технологію реагентної обробки з багаторазовим повторним використанням. Для цього з відпрацьованого регенераційного розчину шляхом обробки фосфатом натрію видаляються іони кальцію та магнію. Підібрані умови для забезпечення швидкого відділення утвореної твердої фази від маточного розчину з поверненням його на повторне використання. Шляхом підбору концентрації та складу осаджувача встановлені умови, за яких використання відновленого регенераційного розчину не потребує корегування. Розроблено технологічну схему для реалізації процесів відновлення відпрацьованих регенераційних розчинів. В об’ємі розділу також проведено аналіз відомих сьогодні методів визначення моменту насичення катіоніту іонами кальцію та магнію з метою оперативного та більш ефективного управління іонообмінними установками пом’якшення води. Запропоновано прості та дешеві реагентні та електрохімічні індикатори проскоку іонів кальцію і магнію. У п’ятому розділі запропоновано замінити іонообмінні установки пом’якшення води малої та середньої продуктивності модифікованими реагентними технологіями, що піддаються автоматизації в побутових та офісних умовах. Проведеними дослідженнями встановлено, що застосування содово-натрієвої технології не забезпечує достатньої ефективності в умовах температур природних вод, потребує значної перевитрати реагентів для швидкого формування твердої фази, передбачає кілька етапів обробки води, потребує наступного корегування водневого показника. Більш прийнятним за відсутності тривалого відстоювання та підігрівання значних об’ємів води виявилися фосфати. При їх змішуванні із жорсткою водою тверда фаза формується відразу, забезпечуючи достатню ефективність пом’якшення. Залишкова кальцієва жорсткість при стехіометричному співвідношенні регентів коливається в межах 0,1–0,3 мг-екв/дм3 , магнієва – 0,5–1,0 мг-екв/дм3 . Таких рівнів жорсткості цілком достатньо як для побутової техніки, так і для питної води. Оскільки для питних вод чинними нормативними документами необхідна кальцієва жорсткість для фізіологічної повноцінності мінерального складу води визначається на рівні 1,25–3,75 мг-екв/дм3 , а для магнієвої – 0,83–4,17 мг-екв/дм3 , то проводячи обробку води при дозі реагенту 0,8–1,0 від стехіометрії вдається уникнути перевищення допустимих концентрацій фосфатів в обробленій воді і забезпечити необхідну ефективність пом’якшення. Висока дисперсність частинок фосфату кальцію та фосфату магнію вимагає прийняття додаткових заходів шляхом використання флокулянтів. Дослідженнями встановлено, що найбільш прийнятним варіантом ефективного відділення твердої фази є фільтрування з попередньою обробкою флокулянтом та інкубаційним періодом для формування агрегатів протягом 10–20 хв. Запропоновано технологічну схему розробленого процесу, яка може бути реалізована у вигляді підготовчої стадії обробки води перед системами зворотного осмосу. У шостому розділі вивчено негативний вплив на довкілля систем очищення води малої та середньої продуктивності. Встановлено, що із семи етапів обробки води частковій регенерації піддаються лише мембрани, як найбільш вартісний елемент всієї системи. Проведено оцінку використання елементів кожного етапу, їх негативного впливу на довкілля, можливості знешкодження, утилізації чи регенерації з багаторазовим повторним застосуванням. Запропоновано реагентну та електрохімічну технології регенерації поліпропіленових картриджів етапу механічного очищення, заходи щодо знешкодження та утилізації картриджів комплексного очищення води, гранульованих та пресованих картриджів з активованим вугіллям, досліджено ефективність існуючих мінералізаторів води та запропоновано їх заміну ефективною системою дозування розрахованої кількості відповідних реагентів для отримання фізично повноцінної питної води. У сьомому розділі обґрунтовано нову схему знешкодження шахтних вод шляхом захоронення їх в підземних горизонтах. Сьогодні витрачаються величезні кошти навіть для того, щоб підняти такі води на поверхню. Традиційна технологія передбачає змішування шахтних вод із кількох горизонтів та транспортування отриманої суміші на поверхню для знешкодження чи скидання в поверхневі водойми. Разом з тим, підземні води, що залягають на глибинах до 500–800 м прісні або маломінералізовані і можуть бути після відповідної обробки використані для забезпечення потреб населення чи промисловості. Мінералізовані води, що залягають глибше, можуть бути без обробки закачані у поглинаючі водоносні горизонти, що залягають глибше і відділені від шахтних розробок буферним водоносним горизонтом та двома водотривами. Найбільш раціонально очищення шахтних вод проводити на горизонтах їх утворення, що дозволить не лише отримати якісну воду, знизити затрати на підйом менших об’ємів води, а й захистити поверхневі водойми від забруднення та засолення. Відходи очищення (наприклад, концентрати баромембранних установок) доцільніше приєднувати до потоку вод, що захоронюються. Оскільки мінералізація вод кожного наступного по глибині водоносного горизонту на 3–5 г/дм3 більша від попереднього, то закачування в поглинальний горизонт вод меншої мінералізації не справлятиме негативного впливу на загальний склад води в ньому. Розрахунки показують, що економічний ефект використання такої концепції знешкодження шахтних вод може становити сотні мільйонів гривень за рік лише для однієї шахти.Документ Невідомий Комплексна фізична терапія при хронічній патології плечового суглобу в амбулаторних умовах(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Бучинський, Олексій Сергійович; Худецький, Ігор ЮліановичБучинський О.С. «Комплексна фізична терапія при хронічній патології плечового суглобу в амбулаторних умовах» – Кваліфікована наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеню доктора філософії за спеціальністю 227 «Фізична терапія, ерготерапія» (22 – Охорона здоров’я) – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2025. Дисертаційна робота присвячена розробці комплексної програми фізичної терапії при хронічних захворюваннях періартикулярних тканин плечового суглобу в амбулаторних умовах. В останні десятиріччя актуальність проблеми больового синдрому в області плеча та зниження функції верхньої кінцівки значно зросла. Плечовий суглоб (ПС) найбільш складно організований суглоб опорно-рухового апарату. У забезпеченні рухомості та стабільності ПС важливу роль відіграють періартикулярні тканини плечового суглобу, зокрема м’язи та сухожилки ротаторної манжети. Порушення в періартикулярних тканинах характеризуються больовим синдромом, обмеженням рухів, що призводить до зниження якості життя та стає причиною втрати працездатності. В зв’язку з чим відновлення функції ПС має важливе соціальне значення. У дисертаційній роботі розглянуті питання щодо етіології, діагностики та застосування консервативних методів лікування хронічних захворювань плечового суглобу. Розуміння анатомії ротаторної манжети та оточуючих структур, які впливають на її функцію, має важливе значення для лікування захворювань ротаторної манжети. Особлива увага приділяється патогенетичним факторам, розумінню сучасних теорій, щодо виникнення та розвитку патологічних станів. Підкреслено значущість функціональних причин, зокрема дискінезії лопатки та постуральних змін в розвитку початкових стадій захворювань ротаторної манжети плеча. Глибоке розуміння всіх аспектів, пов’язаних з патологією плеча, необхідних для ефективних підходів до лікування та відновлення функції плеча. В сучасних наукових працях досліджується ефективність багатьох традиційних консервативних методів, таких як лікувальна фізкультура (терапевтичні вправи), механотерапія, апаратні методи фізичного лікування. Доказано, що одним з найбільш ефективних методів лікування при хронічних захворюваннях плечового суглоба є вправи фізичної терапії, які направлені на зниження болю, відновлення об’єму рухів плечового суглобу та збільшення сили м’язів. Багато досліджень присвячено новітнім прогресивним методам відновлення функції ПС, що спрямовані на покращення пропріоцепції та відновлення нормальної біомеханіки плечового суглоба. Також у сучасній медичній практиці зростає інтерес до комплементарних підходів, які спрямовані на розширення можливостей традиційної медицини. Комплементарна медицина розглядається як система методів, що доповнюють основне лікування, підсилюють його ефективність та сприяють активації внутрішніх резервів організму. До методів комплементарної реабілітації належать масаж, нейром’язові мануальні техніки, акупунктура, фітотерапія, а також певні апаратні фізіотерапевтичні впливи. У сучасних дослідженнях відзначається, що ефективність монотерапії для лікування хронічних захворювань ПС нижча, ніж застосування комплексного реабілітаційного підходу, що поєднує терапевтичні вправи з іншими методами фізичної терапії, такими як техніки мануальної терапії, м’якотканинні техніки, тейпування та лікувальний вплив преформованих фізичних чинників. У даному дослідженні у якості преформованого фізичного чинника застосовано ударно-хвильову терапію (УХТ). У наукових дослідженнях УХТ показала зниження показників болю, покращення діапазону рухів та функціональних показників щодо досліджуваних патологій плеча, крім того УХТ є ефективним неінвазійним методом лікування, в літературі майже не повідомлялось про побічні ефекти. Синергічне використання УХТ з іншими фізичними методами може посилити терапевтичний ефект лікування. Однак комплексний підхід до відновного лікування, що враховує біомеханічний характер руху, рівень функціональних можливостей та ступінь порушень функцій ПС потребують додаткових досліджень. Таким чином, необхідна перевірка гіпотези про те, що найбільш швидкий та виражений результат при лікуванні хронічних захворювань плечового суглоба полягає в комплексній фізичній терапії, що включає терапевтичні вправи, техніки міофасціального релізу, м’які мануальні техніки, кінезіотейпування у поєднанні з ударно-хвильовою терапією. Комплекс авторської фізичної терапії направлений на вирішення задач, а саме: полегшення больового синдрому, збільшення обсягу рухів у ПС, корекцію дискінезії лопатки, відновлення плечо-лопаткового ритму, зміцнення м’язівстабілізаторів ротаторної манжети та лопатки, корекції постави. Сеанс УХТ проводився перед процедурами фізичної терапії, для того, щоб попередньо підготувати тканини до процедур, опрацювати окремо групи м’язів плечолопаткового поясу, особливо тригерні точки та м’язи з підвищеним тонусом (рефлекторний м’язовий спазм), знизити больовий синдром і тим самим покращити ефективність проведення терапевтичних вправ. Таким чином, актуальна задача даного дисертаційного дослідження – це розробка та оцінка ефективності ізольованої авторської програми фізичної терапії, що складається з комплексу терапевтичних вправ з елементами мануальних та нейром’язових технік та авторської програми у поєднанні з преформованим фізичним чинником – ударно-хвильовою терапією. Основний зміст дисертаційного дослідження викладений у трьох розділах. Актуальність теми дисертації, мета та задачі дослідження, опис методів дослідження, зв’язок роботи з науковими програмами, наукова новизна та практичне значення одержаних результатів, наукові праці, у яких засвідчено апробацію матеріалів дисертації – обґрунтовано у вступі до основного матеріалу. У першому розділі розглядаються етіологічні фактори захворювань плеча, анатомо-фізіологічні, біомеханічні, кінематичні особливості плечового суглоба; методи фізикальної та інструментальної діагностики. Проведено огляд методів консервативного лікування хронічних захворювань ПС на амбулаторному етапі. Проаналізовано наукові джерела, що вивчали ефективність різних методів фізичної терапії, які використовуються для відновного лікування різних захворювань плечового суглоба. З метою забезпечення найшвидшого та стійкого усунення болю та відновлення функції, і, як наслідок, покращення якості життя для конкретного пацієнта при хронічних захворюваннях ПС використовуються різні підходи та оцінюється ефективність різних методів як ізольованих, так і в комплексі з іншими методами. Це питання продовжує залишатися актуальним і потребує подальших досліджень. Крім того, особливо високо цінується індивідуальний, пацієнт-орієнтований підхід, який враховує персональні потреби кожної людини під час проведення програм фізичної терапії. Таким чином, актуальною задачею даного дисертаційного дослідження є розробка та оцінка ефективності авторської комплексної програми фізичної терапії. Другий розділ описує методи, матеріали, організацію, структуру, дизайн дослідження, загальну характеристику обстежених груп. Дослідження проводилося на базі центру механотерапії та реабілітації «Цандер» у м. Київ. У дослідженні приймали участь 55 осіб з захворюваннями періартикулярних тканин плечового суглобу. Пацієнти були випадковим чином розподілені на три групи: дві основні та контрольну. Перша основна група (n=20) отримувала авторську комплексну методику фізичної терапії, що включала в себе комбінацію технік міофасціального релізу, м’яких технік мануальної терапії, кінезіотейпування, комплексу терапевтичних вправ. Друга основна група (n=15) крім авторської методики додатково отримувала ударно-хвильову терапію. Контрольна група (n=20) отримувала комплекс стандартних терапевтичних вправ. У досліджені описані методики клініко-діагностичного обстеження осіб з хронічними захворюваннями ПС. Перед програмою пацієнти проходили фізикальний огляд, а саме: збір анамнезу, огляд, пальпацію, вимірювання діапазону рухів у плечовому суглобі, проведення спеціальних провокативних тестів, додатково призначалось ультразвукове дослідження (УЗД). Об’єм руху оцінювався за результатами біомеханічного дослідження плечового суглобу. Оцінка інтенсивності болю - за шкалою ВАШ (візуальноаналогова шкала) та оцінка функціонального стану за стандартизованими шкалами UCLA і DASH. Після курсу реабілітації проводилось повторне обстеження пацієнтів та оцінка результатів. Також в цьому розділі описані методики реабілітаційних втручань та представлено детальний опис програми для контрольної групи та для двох основних груп. У третьому розділі представлено аналіз результатів дослідження, яке було проведено для оцінки ефективності різних методів фізичної терапії при лікуванні хронічної патології періартикулярних тканин плечового суглоба в амбулаторних умовах: авторської програми фізичної терапії ізольовано та у комплексі із застосуванням ударно-хвильової терапії та стандартної програми терапевтичних вправ. Розглянуто результати оцінки ефективності лікування у кожної групі окремо, зроблено порівняльний аналіз між групами, а також оцінена ефективність пропонованих програм. Для оцінки ступеню вираженості больового синдрому в плечовому суглобі використовувалась візуальноаналогова шкала (ВАШ). Оцінка функціонального стану верхньої кінцівки проводилась з використанням опитувальника порушення функції руки, плеча та кисті DASH (Disabilities of the Arm, Shoulder and Hand) та за шкалою UCLA (University of California, Los Angeles Shoulder Rating). Оцінка обсягу рухів (згинання, розгинання, відведення, зовнішня та внутрішня ротація) проводилась за допомогою гоніометрії. Основна група з УХТ показала найбільше покращення за всіма досліджуваними шкалами (ВАШ, UCLA, DASH) та за показниками діапазону рухів. Реабілітація без УХТ також є ефективною, але меншою мірою, а використання стандартної методики терапевтичних вправ у порівнянні показала найменшу ефективність. У четвертому розділі проведено аналіз отриманих результатів та їх порівняння з висновками та результатами інших досліджень, даними наукової літератури, надані рекомендації щодо використання програми з врахуванням фізичних здібностей пацієнтів. Практична значущість роботи обумовлена можливостями використання розробленої комплексної програми фізичної терапії при хронічних захворюваннях плечового суглобу в амбулаторно-поліклінічних закладах та реабілітаційних центрах при лікуванні пацієнтів з хронічними захворюваннями ПС. Результати дослідження впроваджено у роботу центру механотерапії та реабілітації «Цандер» у м. Києві та у реабілітаційно-оздоровчому центрі «SMETANIUK CLINIC» у м. Чернівці, а також у навчальний процес студентів кафедри біобезпеки і здоров’я людини Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського» та включено до практичних та лекційних занять з дисципліни «Розробка технологій фізичної терапії та технічних засобів її здійснення», освітньо-професійної програми першого (бакалаврського) рівня вищої освіти за спеціальністю 227 - «Терапія та реабілітація», що підтверджується відповідними актами впровадження. Структура і обсяг дисертації. Дисертація викладена на 223 сторінках, у тому числі основний текст дисертації складає 157 сторінок друкованого тексту і складається зі вступу, 4 розділів, практичних рекомендацій, висновків. Робота містить 173 літературних джерел, 9 додатків, 74 рисунки та 35 таблиць.Документ Невідомий Семантична структура для оркестровки та хореографії когнітивних веб-сервісів(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Касьянчук, Ігор Вячеславович; Петренко, Анатолій ІвановичКасьянчук І.В. Семантична структура для оркестровки та хореографії когнітивних веб-сервісів. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії з галузі знань 122 Комп’ютерні науки за спеціальністю 122 Комп’ютерні науки. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2025. Дисертаційна робота присвячена розробці моделі координації когнітивних веб-сервісів, яка реалізується через семантичну структуру для їх вибору, інтеграції та автоматизації композиції. Дослідження зосереджене на вдосконаленні методів семантичного узгодження сервісів шляхом використання онтологічного підходу, адаптивного планування на основі контексту виконання запитів та інтеграції параметрів QoS для оптимізації вибору сервісів. Основна увага приділяється розширенню семантичного опису сервісів шляхом використання онтологічного підходу та доповнення логічними правилами SWRL для формалізації зв’язків між сервісами. Проведено порівняльний аналіз із альтернативними методами. Запропонований підхід демонструє покращену продуктивність, точність і масштабованість семантичної обробки у динамічних середовищах у порівнянні з традиційними методами оркестрації (наприклад, BPEL) та хореографії (WS-CDL). Дисертація відповідає науково-технічним пріоритетам Національного технічного університету України «КПІ імені Ігоря Сікорського» та спрямована на розвиток семантичних веб-технологій, когнітивних обчислень та інтелектуальної обробки запитів. Дослідження спрямоване на розробку методів і алгоритмів для підвищення продуктивності, адаптивності веб-сервісів та відповідності вимогам якості обслуговування (QoS). Результати роботи узгоджуються з напрямами розвитку сучасних інформаційних технологій, зокрема, в аспектах автоматизованого семантичного аналізу, інтеграції онтологій та розумного вибору сервісів для оптимізації процесів обробки запитів. Запропоновані рішення забезпечують ефективну інтеграцію та автоматизацію веб-сервісів через семантичну структуру, яка реалізує модель координації та композиції. Результати дослідження мають практичну цінність у контексті реалізації наукових програм із впровадження інноваційних цифрових рішень у різних галузях, оскільки проведене дослідження відповідає пріоритетам розвитку цифрової економіки, які закладені в стратегічних програмах, спрямованих на впровадження інтелектуальних систем, таких як «Інтернет речей» (IoT) та когнітивні обчислення. Метою дисертації є розробка моделі координації когнітивних веб-сервісів, яка реалізується через семантичну структуру, забезпечуючи ефективне оркестрування і хореографію сервісів у розподілених середовищах. Об’єкт дослідження – процеси опису, пошуку та інтеграції когнітивних вебсервісів у розподілених системах. Предмет дослідження – семантичні методи опису, пошуку та інтеграції когнітивних веб-сервісів, які забезпечують автоматизацію їх використання та взаємодії. Наукова новизна отриманих результатів полягає у тому, що в дисертаційній роботі: 1. Вперше запропоновано модель координації когнітивних веб-сервісів, яка забезпечує автоматизований вибір, оркестрацію та хореографію на основі семантичного опису функціональності, параметрів QoS та контексту виконання. Відмінність від існуючих підходів полягає у формалізованому описі когнітивних можливостей сервісів (наприклад, здатність до навчання, обробки природної мови, аналізу зображень), їх функціональності, вхідних/вихідних даних та обмежень, що забезпечує автоматизовану інтеграцію. 2. Модифіковано метод пошуку та вибору веб-сервісів, який базується на семантичному описі та забезпечує динамічне ранжування сервісів за їх відповідністю до контексту виконання (наприклад, час відповіді, специфіка даних, ресурси). 3. Вперше запропоновано інтеграцію когнітивних веб-сервісів на основі семантичного підходу, що дозволяє автоматизувати процес вибору, оркестрації та хореографії сервісів у динамічних середовищах, враховуючи змінність умов виконання та недоступність окремих компонентів. Отримані результати розширюють можливості когнітивних веб-сервісів та інтеграції штучного інтелекту в складні системи, підвищуючи ефективність прийняття рішень у стратегічно важливих сферах. Практичне значення отриманих результатів полягає у наступному: 1. Розроблена модель семантичної структури може бути використана для створення адаптивних і масштабованих систем у різних сферах, таких як управління ресурсами, автоматизація бізнес-процесів, інтеграція сервісів в Інтернеті речей (IoT) та смарт-середовищах. 2. Розроблений алгоритм інтелектуального пошуку та вибору когнітивних веб-сервісів може бути інтегрований у програмні платформи, що використовуються для побудови систем автоматизації, аналітики великих даних, розумних рекомендаційних систем або інтеграції сервісів у хмарних середовищах. 3. Запропоновані підходи є основою для розробки програмних продуктів, що забезпечують динамічний пошук, інтеграцію та управління когнітивними вебсервісами в системах із високими вимогами до адаптивності та швидкості реагування, таких як медицина, фінанси чи логістика. Результати проведеного дослідження були представлені та обговорені у провідних наукових виданнях, що підтверджує їхню актуальність і наукову новизну: стаття «Finding a conceptual approach to developing an architecture of general-purpose services for economic researches» опублікована в журналі Technology Audit and Production Reserves (Vol. 3 № 4(71), 2023). Наукова стаття «Модель розумної оркестрації веб-сервісів на прикладі статистичних досліджень» опублікована у Таврійському науковому віснику. Серія: Технічні науки (№ 4, 2023). Наукова стаття «Огляд хореографії веб-сервісів WSMO для виконання синхронних та асинхронних запитів» опублікована у Таврійському науковому віснику. Серія: Технічні науки (№ 2, 2024). Наукове дослідження на тему «Orchestration of service-oriented applications with reactive programming techniques» опубліковане в журналі Technology Audit and Production Reserves (Vol. 4 № 2(78), 2024). Наукова стаття «Розробка семантичної структури для композиції когнітивних веб-сервісів», опублікована у Technology Audit and Production Reserves (2025), представляє основні результати дослідження щодо автоматизації оркестрації та хореографії сервісів.Документ Невідомий Диференційна діагностика професійної та патологічної гіпермобільності суглобів кисті(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Воронюк, Єлизавета Анатоліївна; Антонова-Рафі, Юлія ВалеріївнаВоронюк Є. А. Диференційна діагностика професійної та патологічної гіпермобільності суглобів кисті. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 227 «Терапія та реабілітація» (22 – Охорона здоров’я). – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2025. Дисертаційна робота присвячена науковому обґрунтуванню підходів до диференційної діагностики професійно-набутої та патологічної гіпермобільності суглобів кисті, а також визначенню особливостей формування сили захвату у представників різних професійних груп із різним типом гіпермобільності. Проблематика дослідження зумовлена високим рівнем діагностичних помилок при оцінці гіпермобільності у клінічній практиці, що призводить до неадекватного вибору засобів фізичної терапії, зниження ефективності реабілітаційних програм і підвищення ризику травматизації у пацієнтів. Гіпермобільність суглобів є варіативним явищем, яке може мати як адаптивний (професійний), так і патологічний (синдромний) характер. Визначення типу гіпермобільності має критичне значення для коректного планування персоніфікованого втручання. Професійно обумовлена гіпермобільність часто зустрічається серед артистів цирку, гімнастів, артистів балету тоді як патологічна гіпермобільність є проявом захворювань сполучної тканини, зокрема гіпермобільного варіанту синдрому Елерса–Данлоса. На сьогодні не існує чітких, стандартизованих критеріїв розмежування між цими двома типами гіпермобільності, а також практично не досліджено вплив гіпермобільності на функціональні параметри кисті та силу захвата у різних професійних групах. Це зумовлює необхідність проведення цілеспрямованих досліджень і впровадження нових моделей діагностики й реабілітації. Мета дослідження: розробити, науково обґрунтувати та довести ефективність застосування персоналізованих підходів до диференційної діагностики професійної та патологічної гіпермобільності, з урахуванням функціонального статусу, біомеханічних характеристик і потреб фізичної терапії. Методи дослідження. У роботі застосовано комплексний методологічний підхід, що включав: аналіз наукової та науково-методичної літератури, клінікоінструментальні методи дослідження (оцінка гіпермобільності за шкалою Байтона, тестування сили хвата за допомогою динамометра EH108), функціональні тести стабільності кисті, суб’єктивні опитувальники стану пацієнтів, методи математичної статистики, зокрема дисперсійний та кореляційний аналіз, тест Тьюкі, t-тест, розрахунок ефекту Коена. Наукова новизна отриманих результатів: - уперше обґрунтовано критерії диференційної діагностики професійної та патологічної гіпермобільності суглобів кисті, що враховують функціональні показники, анамнестичні дані, тип професійної активності та дані клінічного обстеження; - вперше виявлено закономірності формування сили захвата у представників із різним статусом гіпермобільності, що дало змогу визначити обмежувальні чинники ефективності фізичної терапії у цих пацієнтів; - уперше запропоновано стратифікацію осіб із гіпермобільністю за рівнем функціонального ризику, що дозволяє планувати індивідуалізовані протоколи втручання з урахуванням адаптивного потенціалу м’язово-зв’язкового апарату; - розроблено персоналізовану програму реабілітації, яка включає вправи для розвитку сили хвата, стабілізації кисті та контролю амплітуди рухів у гіпермобільних осіб, адаптовану до особливостей професійної діяльності; - уперше доведено ефективність реабілітаційного втручання у пацієнтів із різними формами гіпермобільності кисті на основі порівняльного аналізу динаміки сили хвата та суб’єктивного самопочуття; - розширено уявлення про біомеханіку кисті у осіб з гіпермобільністю та про механізми зниження м’язової витривалості та суглобової стабільності при надмірній рухливості. Практичне значення дослідження полягає у розробці нових діагностичних критеріїв та реабілітаційних підходів для осіб із гіпермобільністю суглобів. Запропоновані рекомендації щодо корекції сили захвату спрямовані на оптимізацію фізичних навантажень та розробку індивідуальних програм реабілітації, що можуть бути впроваджені у клінічну практику. Реалізація отриманих результатів сприятиме підвищенню ефективності лікування та профілактики ускладнень, пов’язаних із порушенням стабільності суглобів, а також поліпшенню функціонального стану та якості життя пацієнтів. Крім того, ці результати можуть стати основою для подальших експериментальних та клінічних досліджень, спрямованих на розробку персоналізованих програм фізичної терапії, що враховують специфіку професійних навантажень та індивідуальні особливості організму. Результати проведених досліджень було впроваджено у реабілітаційну практику центру ортопедичної реабілітації «Майстерня Руху», а також в освітній процес кафедри біобезпеки та здоров’я людини КПІ ім. Ігоря Сікорського при викладанні навчальних дисциплін «Розробка індивідуальних реабілітаційних програм при порушеннях опорнорухового апарату» та «Кінезіологічна діагностика та кінезіологічне тестування у фізичній терапії, ерготерапії». Практична цінність дослідження полягає у створенні ефективного алгоритму диференційної діагностики гіпермобільності кисті, що може бути використаний у фізичній терапії, спортивній медицині та ерготерапії. Запропоновані підходи дозволяють обґрунтовано диференціювати між адаптивною (професійною) та патологічною (синдромною) гіпермобільністю, що критично важливо для призначення коректного втручання. Розроблена реабілітаційна програма є готовим інструментом для впровадження у практику клінік фізичної терапії, центрів реабілітації та профілактичної медицини. Вона дозволяє знизити ризик травматизації, покращити стабільність кисті та підвищити якість життя пацієнтів з гіпермобільністю. Застосування спектрально-динамічного аналізу електретного поля дає змогу неінвазивно та об’єктивно оцінити функціональний стан організму, що може бути підґрунтям для адаптації фізичних реабілітаційних програм у спортсменів та клінічних пацієнтів [83]. Результати можуть бути використані при розробці клінічних протоколів, модулів підвищення кваліфікації та в освітньому процесі при підготовці фахівців галузі охорони здоров’я. Отримані результати розширюють наукові уявлення про біомеханічні особливості гіпермобільності суглобів, їхній вплив на функціональні можливості кисті та пальців та визначають шляхи удосконалення реабілітаційних підходів у фізичній терапії. Отримані результати дослідження значно збагачують сучасні теоретичні підходи до розуміння впливу гіпермобільності суглобів на розвиток сили захвату. Теоретично, робота сприяє удосконаленню моделей біомеханіки кисті та пальців, уточнюючи механізми адаптації опорно-рухової системи при наявності гіпермобільності. Отримані дані дозволяють розширити наукові уявлення про взаємозв’язок між патологічними та професійно набутими характеристиками рухового апарату, що становить базу для подальших фундаментальних досліджень у галузі фізичної терапії та ерготерапії. Дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел та додатків. Загальний обсяг дисертації — 120 сторінок, включаючи 18 таблиць та 8 ілюстрацій. Список літератури охоплює 143 джерела. У першому розділі представлено огляд літератури щодо етіології, класифікації та діагностики гіпермобільності, з урахуванням її проявів у клінічній, спортивній і реабілітаційній практиці. Проаналізовано сучасні критерії відмежування патологічної та професійної гіпермобільності, а також підходи до оцінки функціонального стану кисті. Другий розділ містить опис методології дослідження, характеристику вибірки, методи клінічної, інструментальної та статистичної оцінки. Обґрунтовано вибір стратифікованої моделі, принципи оцінки сили хвата та використання шкали Байтона в контексті фізичної терапії. У третьому розділі викладено динаміку змін сили хвата в учасників дослідження після впровадження індивідуалізованої реабілітаційної програми. Представлено результати статистичного аналізу, порівняння ефективності між групами та оцінено вплив гіпермобільності на функціональні показники. Четвертий розділ присвячено клінічній інтерпретації результатів, зіставленню з науковими даними, а також формуванню практичних висновків щодо оптимізації реабілітаційних стратегій для осіб із різними типами гіпермобільності. За матеріалами дисертаційного дослідження опубліковано 5 наукових праць, зокрема у журналах, що входять до баз Scopus та фахових видань України, у тому числі: 2 статті у наукових фахових виданнях України; 3 статті у журналах, що індексуються в Scopus та Web of Science; 6 публікацій у матеріалах міжнародних науково-практичних конференцій.Документ Відкритий доступ Удосконалення високовольтних широкосмугових каскадних вимірювальних підсилювачів для пристроїв відтворення одиниці напруги змінного струму радіочастотного діапазону(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Довгаль, Артем Володимирович; Туз, Юліан МихайловичДовгаль А.В. удосконалення методів побудови високовольтних широкосмугових вимірювальних підсилювачів для пристроїв відтворення одиниці напруги змінного струму радіочастотного діапазону. - Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 152 “ Метрологія та інформаційно вимірювальна техніка ” - Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» МОН України, Київ, 2025. У цій науковій роботі розглянуті теоретичні моделі для побудови високовольтних широкосмугових підсилювачів, представлені результати проектування та розглянуті важливі аспекти та проблеми їх реалізації. Методи аналізу та корекції похибок та їх практичне застосування дає змогу забезпечити необхідні характеристики точності таких пристроїв, що в свою чергу розширює галузь їх використання, зокрема як засобів вимірювальної техніки. Високовольтні вимірювальні підсилювачі можуть бути долучені до складу еталонів змінної напруги для розширення динамічного та частотного діапазонів та забезпечення високої точності та надійності вимірювань. Еталони змінної напруги призначені для калібрування та перевірки вимірювальних приладів, які використовуються в електротехніці, електроенергетиці, наукових дослідженнях та інших галузях, де потрібне точне вимірювання напруги. Підсилювачі високої напруги з широкою смугою частот відіграють незамінну роль у формуванні високо стабільної напруги для еталонів напруги на основі термоелектричних перетворювачів. Варто наголосити на важливості застосування високовольтних широкосмугових вимірювальних підсилювачів у метрологічних комплексах еталонів змінної напруги. Одним із таких комплексів є військовий еталон напруги ВВЕТУ 08-07-01-09. Даний еталон відтворює одиницю змінної напруги до 1000В у діапазоні частот до 30МГц шляхом термоелектричного компарування з використанням термоелектричних перетворювачів напруги. У такому комплексі точність відтворення одиниць вимірювання напруги має першорядне значення, оскільки навіть незначні неточності можуть призвести до суттєвих похибок вимірювання. Використання підсилювачів високої напруги дає змогу використовувати багатоелементні термоелектричні перетворювачі для досягнення більшої точності відтворення величини напруги. З огляду на важливість та актуальність зазначених вище сфер застосування широкосмугових високовольтних вимірювальних підсилювачів, попри складнощі, пов’язані з їх побудовою, переваги, які вони пропонують щодо забезпечення точності вимірювань та ефективності системи, незаперечні. Відсутність готової елементної бази чи відповідних засобів для забезпечення необхідних параметрів вихідної напруги, таких як швидкість наростання, діапазон вихідної напруги та робочої частоти, підхід до побудови високовольтних широкосмугових підсилювачів потребує залучення додаткових технічних рішень та засобів при проектуванні. Одним із таких рішень є використання незалежних каскадів підсилювачів із незалежним живленням, які формуватимуть вихідну напругу за принципом послідовного ввімкнення. Такий метод дає змогу розширити вихідний діапазон напруги без погіршення динамічних характеристик. Запропоновані в науковій роботі методи побудови підсилювачів із використанням незалежного паралельного зворотного зв’язку дають змогу виконати корегування частотної характеристики на кожному з каналів окремо та покращити загальну стабільність і точність вихідної величини за рахунок додаткових ланок із помірною втратою точності. Запропонована додаткова частотна корекція вихідного сигналу дає змогу відокремити та компенсувати похибки першого порядку малості, що загалом дає змогу підвищити точність відтворення вихідної напруги. В основу досліджуваних підсилювачів було покладено досягнення найбільшого частотного та динамічного діапазону, необхідного для метрологічної атестації всіх засобів вимірювальної техніки - від вторинних еталонів до засобів вимірювальної техніки для вимірювання параметрів електричних сигналів у цьому діапазоні частот: осцилографи, вольтметри, генератори тощо. У цих підсилювачах вирішено проблему досягнення максимально можливої вихідної напруги в заданому діапазоні частот, який би відповідав діапазону частот і напруги еталонних термоелектричних перетворювачів - ЕПНТЕ, ДТПТ6, ПНТЕ12. Під час виконання роботи було проведено комп’ютерне моделювання та аналіз технічних рішень, застосування яких є основою для побудови широкосмугових високовольтних вимірювальних підсилювачів. Розглянуто переваги та недоліки кожної із запропонованих моделей та детально висвітлено проблеми та аспекти при побудові. На основі проведеного аналізу визначено метрологічні характеристики та складено модель похибок в аналітичному вигляді. Запропоновано технічні методи для їх корекції та збільшення точності. Експериментальні дослідження засвідчили, що отримані похибки за СКЗ відхиленням у кілька разів і навіть на порядок менші, ніж похибки, котрі передбачені технічним завданням на еталон ВВЕТУ 08-07-01-09, який прийнято на озброєння згідно з наказом міністра оборони №529 від 18.10.2010 та використовується дотепер. Практичним результатом дисертаційної роботи є розроблені блоки підсилювачів 1000В-100КГц та 30В-30МГц, які впроваджено в систему вихідного військового еталону у межах модернізації комплексу еталона ВВЕТУ 08-07-01-09 згідно із замовленням Міністерства оборони для Метрологічного центру військових еталонів (МЦВЕ).Документ Відкритий доступ Електроформування поліфункціональних нікелевих покриттів(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Забалуєв, Андрій Сергійович; Лінючева, Ольга ВолодимирівнаЗабалуєв А. С. Електроформування поліфункціональних нікелевих покриттів. – Кваліфікаційна праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 161 Хімічні технології та інженерія. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Міністерство освіти і науки України, Київ, 2025. Дисертаційна робота присвячена дослідженню водних цитратних електроліт та електролітів на основі НЕР реліну для електроосадження нікелевих та нікель-вольфрамових покриттів, а також електрохімічних, механічних, протикорозійних та каталітичних властивостей покриттів, отриманих із відповідних електролітів. На основі ІЧ-спектроскопічних та 1НЯМР досліджень доведено формування реліну при приготуванні електроліту на основі низькотемпературної евтектичної суміші холін хлориду та карбаміду у молярному співвідношенні 1:2 М. Здійснені порівняльні дослідження процесів електроосадження нікелевих та нікель-вольфрамових покриттів із водних цитратних електролітів та електролітів на основі НЕР - реліну. Встановлено, що при молярному співвідношенні іонів нікелю до вольфрамату 0,75 : 0,07 М у водному цитратному електроліті при збільшенні густини струму в інтервалі 0,5…5 А/дм2 вміст вольфраму у нікелевому покритті зменшується від 16,3 мас.% до 6,14 мас.%. З одного боку співосадження вольфраму у нікелевий сплав супроводжується деполяризацією катодного процесу, з іншого боку відбувається подрібнення кристалічної структури покриття. Розмір кристалічного зерна для електроосаджених нікелевих покриттів товщиною 20 мкм варіюється в межа 2…5 мкм, а для нікель-вольфрамового сплаву із вмістом вольфраму 14 мас.% у межах 0,5…2 мкм. У цілому виходи за струмом як нікелю, так і нікель вольфрамового сплаву становлять близько 95 % і відповідають таким, що досягаються при класичному гальванічному нікелюванні з електроліту Уотса. При електроосадженні нікелевих покриттів з електроліту на основі реліну отримано напівблискучі покриття з виходом за струмом близько 40 %, товщиною до 5 мкм. У цілому з електроліту на основі низькотемпературної евтектичної суміші електроосаджується більш грубокристалічні нікелеві осади ніж з водного цитратного електроліту. Розмір кристалічних зерен зростає від 5 до 15 мкм при відповідній товщині покриття 20 мкм. Циклічні вольтамперні криві, отримані в чистому розчиннику на платиновому електроді, свідчать про можливість електрохімічного відновлення на катоді евтектичної суміші в області потенціалів електроосадження нікелю. Це у свою чергу може бути причиною відсутності співосадження вольфраму у сплав та малого виходу за струмом електроосадження нікелю. На основі потенціодинамічних вольтамперних вимірювань при електроосадженні нікелевих покриттів, доведено, що основним фактором впливу на перенапругу виділення металу є температура. Виявлено, що збільшення швидкості сканування потенціалу не призводить до виникнення чітко виражених максимумів граничного струму притаманних контролюючій дифузійній стадії, і може бути пов’язане як із маскуючим впливом побічного процесу виділення водню, так і наслідком переважаючого контролю стадії дисоціації комплексних іонів на основі нікелю. Визначено, що відсутність вираженого максимуму граничної густини струму є притаманним як водним цитратним, так і електролітам нікелювання на основі реліну. Досліджено вплив введення легуючого компонента - вольфраму, складу електроліту та природи розчинника на фізико-механічні властивості гальванічних покриттів на основі нікелю. SEM-дослідження морфології покриттів на основі нікелю показали, що з водних електролітів осаджуються більш дрібнокристалічні покриття ніж з неводних електролітів на основі НЕР. Для покриттів зі сплаву нікель-вольфрам, з вмістом вольфраму 14,6 мас.%, електроосаджених з водного цитратного електроліту та нікелевих покриттів осаджених з електроліту на основі НЕР мікротвердість зростає у два рази, а модуль Юнга зростає на 10…20 ГПа у порівнянні з відповідними характеристиками для гальванічних нікелевих покриттів осаджених з електроліту Уотса. На основі методів повторного багаторазового дряпання та безперервного вдавлювання та сканування індентором Берковича встановлено, що нікелеві та нікель-вольфрамові покриття також володіють підвищеною зносостійкістю з огляду на найменші осциляційні значення сили тертя та ширину канавок вдавлювання індентора. Таким чином встановлено, що найменша швидкість корозії та найбільша мікротвердість спостерігається для нікелевих та нікель-вольфрамових покриттів отриманих з водного цитратного електроліту. Встановлено, що нікелеві покриття отримані з електроліту на основі НЕР є корозійно нестабільними в хлоридному середовищі. Високі швидкості корозійного руйнування можуть пояснюватись особливостями кристалічної структури, наявністю тріщин та продуктів розкладу електроліту на основі НЕР в покритті. Проведені порівняльні прискорені корозійні випробування захисних властивостей та корозійної стійкості гальванічних нікелевих покриттів в камері оцтово-сольового туману. Сформульовані рекомендації, що при електроосадженні високо корозійностійких нікелевих покриттів слід уникати введення в електроліт сульфорогенних добавок, таких як сахарин. Проте відповідні блискучі сульфоровмісні покриття можуть бути використані як підшар з метою підвищення захисних властивостей нікелевих покриттів в цілому. Досліджена електрохімічна активність покриттів на основі нікелю. Показано, що перенапруга виділення водню за катодної густини струму 5 мА/см2 на нікелевих покриттях становить близько 0,3 В. Введення до складу покриття 14,6 мас.% W призводить до зменшення перенапруги виділення водню майже на 0,1 В у порівняння з чистим нікелем. Найменшою перенапругою виділення водню і відповідно найвищими електрокаталітичними властивостями щодо відповідного процесу серед досліджуваних володіють покриття, отримані з електроліту на основі НЕР. Перенапруга виділення водню на них за катодної густини струму 5 мА/см2 не перевищує 0,02 В. Це, зокрема, може бути наслідком формування покриттів із нановпорядкованою та високорозвинутою структурою поверхні. У роботі проведені порівняльні дослідження впливу корозійної фінішної обробки блискучих високо сірковмісних нікелевих осадів в концентрованій оцтовій кислоті та адсорбційної обробки в насиченому розчині сульфіду натрію матових безсульфоровмісних гальванічних нікелевих осадів на їх електрохімічну активність. На основі циклічної вольтамперометрії встановлено, що збільшення тривалості корозійної обробки блискучих нікелевих осадів, що містять сульфур, в концентрованій оцтовій кислоті сприяє підвищенню поверхневого вмісту сульфуру, що, своєю чергою, призводить до зростання густини струму на циклічних вольтамперних кривих. Аналогічно, обробка безсульфурних нікелевих осадів у насиченому розчині сульфіду натрію також сприяє збільшенню катодної густини струму. Отже, незалежно від способу обробки, утворення сульфідів нікелю чи адсорбція сульфуру (ІІ) на поверхні електродного матеріалу забезпечує підвищення його електрохімічної активності. Таким чином, вперше показано, що в обох випадках, як при корозійній обробці блискучих сульфоровмісних нікелевих осадів в оцтовій кислоті, так і при адсорбційній обробці безсульфоровмісних нікелевих осадів в насиченому розчині сульфіду натрію відбувається стабілізація величини катодної густини струму після 24 годин проведення обох видів обробки. Показано, що сульфіди нікелю, які утворюються під час корозійної обробки, є найбільш стійкими та ефективними для електровідновлення кисню в помірнолужному середовищі.Документ Відкритий доступ Особливості побудови програми фізичної терапії у пацієнтів із перекосом тазу(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Білевич, Денис Андрійович; Худецький, Ігор ЮліановичБілевич Д.А. Особливості побудови програми фізичної терапії у пацієнтів із перекосом тазу. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії за спеціальністю 227 Фізична терапія, ерготерапія (22 - Охорона здоров’я). – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського», Київ, 2025. Мета дослідження: підвищити ефективність програми фізичної терапії пацієнтів з дорсалгіями викликаними перекосом тазу. Методи дослідження: аналіз науково-методичної літератури, аналіз медичної документації, клінічні методи дослідження (контент-аналіз історій хвороб, опитування, спостереження, огляд, пальпація, візуально-аналогова шкала болю (VAS), мануально-м’язове тестування, флексійний тест), методи математичної статистики. Наукова новизна дисертаційної роботи полягає в тому, що в ній: - проаналізовані анатомічні та функціональні особливості тазу, наслідки сучасної роботи, спорту та дозвілля, що провокують появу перекосу тазу та відкривають можливості для розробки авторської індивідуальної програми фізичної терапії; - доведено, що поява болі в попереку є основним симптомом при перекосі тазу, що дозволило дослідити методи діагностики для визначення причин появи болю; - запропонована методика діагностики, що дозволяє диференціювати біль за причиною його появи, що дозволяє підбирати програми відновлення які більш прицільно впливають на причину дисфункції для усунення симптомів, в тому числі болю; - запропонована методика діагностики, що дозволяє визначити площину перекосу таза, що дозволило скласти індивідуальні програми, враховуючи конкретну дисфункцію тазу; - науково обґрунтовано та розроблено технологію реабілітаційного втручання при перекосі тазу, що враховує площину перекосу; - вперше застосовано індивідуальний підхід, щодо вибору застосування програми фізичної терапії пацієнтів з болями в нижній частині спини спричиненими перекосом тазу, з урахуванням площини перекосу тазу; - досліджено появу індукованих змін з боку інших систем організму у тілі пацієнта біомеханічного порядку у відповідь на появу перекосу тазу; - проведено порівняння сучасних методик терапії при болях в попереку з отриманими результатами. У першому розділі, відповідно до завдань дисертаційного дослідження, представлено результати огляду та аналізу вітчизняної та закордонної спеціалізованої літератури з питань фізичної терапії осіб з болем у попереку та з дисфункціями тазу. Встановлено, що біль у попереку дуже поширений та набуває епідеміологічного характеру серед пацієнтів, вони викликають функціональні порушення, обмеження в професійній та повсякденній активності, зниження якості життя. Більшість авторів у своїх програмах наводять традиційні підходи із застосуванням фізичних вправ, масажу, фізіотерапії та інших реабілітаційних заходів, однак вони не враховують можливість появи болю через наявність перекосу тазу, а у роботах, які враховують можливий перекіс тазу – не врахована площина цього прекосу. Наукових праць з обґрунтованим застосування методик відновлення положення тазу враховуючи площину перекосу тазу в досліджених джерелах не виявлено. У другому розділі описано методи та організацію дослідження, яке проводилось. В дослідженні взяли участь 70 пацієнтів з болем у попереку. Після збору анамнезу та проведення тестів у 46 пацієнтів було виявлено перекіс тазу. Осіб з даною патологією було розподіллено методом випадкової вибірки на дві групи: основну (n=36) та контрольну (n=10). З метою виявлення наявності перекосу тазу, його площини, функціональних обмежень, індукованих змін з боку інших систем організму біомеханічного порядку застосовувалась пальпація - для оцінки спазмованості м’язів, мануально-м’язове тестування (ММТ) – для оцінки слабкості м’язів, візуально-аналогова шкала болю (VAS) – для оцінки больових відчуттів, опитувальник Мак-Гілла (MPQ). У розділі наведена характеристика функціонального стану опорно-рухового апарату та фізичного стану осіб з болем у попереку перед програмою фізичної терапії. Встановлено, що серед пацієнтів із перекосом тазу найбільше: офісних працівників – 22 особи, також, були присутні будівельники – 7 осіб, безробітні – 4 особи, прибиральники – 3 особи, студенти – 2 особи, водії – 1 особа, циркові артисти – 1 особа. Більшість респондентів зауважили, що даний синдром у них не вперше – 37 осіб, у 9 осіб це була перша поява болю у попереку. За результатами анкетування та опитування було встановлено, що більшість пацієнтів пов’язують появу болі у попереку із тривалим перебуванням у сидячому положенні або важкою фізичною працею. Третій розділ присвячений технологіям побудови авторської програми. У ході теоретичних дослідження причинно-наслідкових зв’язків розвитку патології та її проявів було розроблено авторську програму фізичної терапії для пацієнтів із болями в нижній частині спини, спричиненими перекосом тазу. Вона включає комплексне обстеження пацієнтів із застосуванням нових діагностичних методик, сучасні ефективні підходи побудови індивідуальних реабілітаційних програм, використання технік і втручань, які орієнтовані на відновлення положення тазу та усунення симптоматики з урахуванням на причинно-наслідкові механізми патології, засобів контролю ефективності фізичної терапії. Підібрані та допрацьовані методи діагностики дозволяють точно визначити площину перекосу тазу та вибрати відповідні коригуючі методи. Діагностика рухів таза та дисфункцій, таких як зміщення лобкової кістки, крижової кістки та клубових кісток, дозволяє точніше визначити проблеми і застосувати специфічні методи корекції. Представлені результати обстежень пацієнтів із болями у попереку, проведений збір анамнезу, пальпація, візуально-аналогова оцінка болю, опитування за опитувальником Мак-Гілла (MPQ). За результатами експериментальної оцінки ефективності традиційної програми в контрольній групі встановлено зменшення рівня болю за візуально аналоговою шкалою на 46,03%, помірне покращення м’язової сили на 12,5% та зниження м’язового тонусу на 20%. Проведені експериментальні дослідження та отримані результати ефективності авторської програми фізичної терапії в основній групі демонструють значне покращення функціонального стану пацієнта після застосування коригуючих методів спрямованих на відновлення положення тазу. Рівень болю, за візуально аналоговою шкалою (ВАШ), знизився на 73,3%, збільшення м’язової сили на 18,8% та зниження м’язового тонусу на 26,2%. Отримані дані усіх обстежень, в основній групі (ОГ) були значно кращими в порівнянні з контрольною групою (КГ), що свідчить про ефективність даної програми. Больові відчуття за ВАШ знизились на 21,99 % порівняно з КГ. Сила м’язів за ММТ збільшилась на 23,2 % порівняно з КГ. Больові відчуття під час пальпації в ОГ знизили на 30,5 % порівняно з КГ. Отримані результати підтверджують ефективність застосування авторського підходу до діагностики та терапевтичного втручання сприяє зменшенню больового синдрому, покращенню біомеханіки рухів та підвищенню якості життя пацієнтів із болем у попереку, викликаним перекосом тазу. У четвертому розділі проведено аналіз отриманих результатів та їх порівняння з висновками та результатами інших досліджень, даними науковометодичної літератури та висвітлено перспективи досліджень та застосувань методики. Практична значущість роботи полягає в тому, що впровадження розробленого алгоритму фізичної терапії для лікування пацієнтів із болями у попереку викликаними перекосом тазу підвищили ефективність реабілітації та їх якості життя. Результати досліджень впроваджено у роботу ФОП «АМ реабілітолог» м. Києва, а також у навчальний процес студентів кафедри біобезпеки і здоров’я людини Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського» при викладанні дисципліни «Біомеханіка у фізичній терапії, ерготерапії», що підтверджується відповідним актом впровадження. Структура дисертації включає: вступ, чотири розділи, висновки, список використаних літературних джерел (101) і додатки (6). Загальний обсяг дисертації становить 149 сторінок. Робота містить 30 таблиць та 26 рисунків.Документ Відкритий доступ Методи та засоби прогнозування захворювань дихання та апное на основі штучного інтелекту та мікро сервісної архітектури(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Болобан, Олег Анатолійович; Петренко, Анатолій ІвановичБолобан О.А. МЕТОДИ ТА ЗАСОБИ ПРОГНОЗУВАННЯ ЗАХВОРЮВАНЬ ДИХАННЯ ТА АПНОЕ НА ОСНОВІ ШТУЧНОГО ІНТЕЛЕКТУ ТА МІКРО СЕРВІСНОЇ АРХІТЕКТУРИ. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії з галузі знань 122 Комп’ютерні науки за спеціальністю 122 Комп’ютерні науки. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2025. Синдром обструктивного апное сну та хропіння є поширеними патологіями, що значно впливають на якість життя пацієнтів, особливо після пандемії COVID19. Розлади сну можуть спричиняти сонливість, зниження концентрації, когнітивні порушення та підвищувати ризик серцево-судинних захворювань і смертності. Однак лише 20% пацієнтів отримують вчасний діагноз, оскільки існуючі засоби діагностики є дорогими, малодоступними або не забезпечують комплексного аналізу дихальних параметрів. Більшість комерційних пристроїв обмежені лише вимірюванням рівня кисню в крові та серцевого ритму, що не дозволяє ефективно ідентифікувати дихальні патології. Дане дослідження спрямоване на розробку інтелектуальної системи моніторингу та прогнозування порушень дихання під час сну на основі штучного інтелекту. Запропонована система поєднує технології машинного навчання, нейронних мереж та методів обробки біомедичних сигналів для виявлення апное та інших дихальних розладів. Архітектура рішення базується на мікросервісному підході з використанням розподілених обчислень, а саме прикінцевих обчислень, що забезпечує ефективну обробку даних безпосередньо на пристрої та мінімізує затримки передачі. Запропонований підхід передбачає адаптивну обробку сигналів фотоплетизмограми (англ. Photoplethysmography (PPG)) та інших біомедичних показників з використанням методів фільтрації шумів, а також прогнозування стану пацієнта за допомогою моделі довга короткочасна пам'ять (англ. Long shortterm memory (LSTM)). Інтеграція сервісно-орієнтованої архітектури дозволяє масштабувати систему для подальшого розвитку, що робить її придатною для персонального та клінічного використання. Результати дослідження відповідають сучасним тенденціям розвитку цифрової медицини, сприяють впровадженню інноваційних технологій у сфері діагностики розладів сну та можуть бути використані в програмах розвитку «Інтернету медичних речей» (англ. Internet of Medical Things (IoMT)) та когнітивних обчислень. Метою дисертації є розробка моделі класифікатора апноегіпопное сну та впровадження в мікросервісну архітектуру, забезпечуючи ефективну класифікацію типу апное-гіпопное сну в реальному часі. Об’єкт дослідження – процеси збору, обробки та прогнозування респіраторних захворювань на основі біомедичних сигналів із використанням штучного інтелекту та мікро сервісної архітектури. Предмет дослідження – методи фільтрації, аналізу та прогнозування респіраторних захворювань на основі сигналів фотоплетизмографії, нейронних мережевих алгоритмів та технологій мікросервісної архітектури для забезпечення ефективного моніторингу та автоматизованої діагностики. Наукова новизна отриманих результатів полягає у тому, що в дисертаційній роботі: 1. Вперше запропоновано модель прогнозування респіраторних патологій, яка використовує сигнали фотоплетизмографії та методи глибокого навчання для оцінки стану дихальної системи. Відмінністю запропонованого підходу є застосування адаптивної моделі довгої короткочасної памʼяті, що аналізують часові ряди біомедичних сигналів та виявляють закономірності, пов’язані з апное та іншими порушеннями дихання. На відміну від традиційних методів, які базуються на простому порівнянні порогових значень кисню в крові, запропонована модель дозволяє враховувати багатофакторний аналіз змін сигналу та його динаміку, що суттєво підвищує точність виявлення патологій. 2. Модифіковано підхід до фільтрації медичних даних та реалізовано комбінований метод обробки фотоплетизмографічних сигналів. Вперше запропоновано вдосконалений підхід до фільтрації біомедичних сигналів, що включає комбіноване використання адаптивного фільтра Калмана, середньозваженого фільтра та алгоритмів машинного навчання для очищення сигналів у реальному часі. Особливістю підходу є динамічне налаштування параметрів фільтрації залежно від характеристик шуму та артефактів, що виникають під час рухової активності або зміни умов вимірювання. Проведений аналіз показав, що запропонований метод перевершує традиційні фільтри нижніх частот, верхніх частот та ковзного середнього за точністю відновлення сигналу та стабільністю його обробки у змінних умовах. Практичне значення отриманих результатів полягає у наступному: 1. Розроблена інтегрована система для відстеження та прогнозування дихальних патологій за межами медичних закладів. Запропонована система забезпечує можливість моніторингу стану дихальної системи пацієнтів у домашніх умовах, що значно покращує доступність діагностики. Використання мікросервісної архітектури дозволяє легко інтегрувати нові сенсори та моделі прогнозування, що робить систему гнучкою та масштабованою для різних груп користувачів. 2. Розроблена система моніторингу і класифікації стадій апное під час сну на основі штучного інтелетку для домашнього використання, яка дозволяє попереджати пацієнтів про ризики захворювання апное під час сну самостійно. Запропоноване рішення надає користувачам можливість безперервного моніторингу показників дихання та їх аналізу за допомогою штучного інтелекту. Система не лише відображає поточні параметри, але й проводить аналіз тенденцій та класифікує можливі стадії апное сну, що дає змогу пацієнтам своєчасно звертатися до лікаря. 3. Система підтримує прийняття діагностичних рішень шляхом автоматичної класифікації подій апное за 30-секундними вікнами сигналів фотоплетизмографії, сатурації та ЧСС, надаючи лікарю результати класифікації для аналізу, корекції та подальшого визначення необхідності стаціонарного догляду за пацієнтом. Завдяки інтеграції системи з медичними інформаційними платформами лікарі отримують можливість доступу до історії змін стану пацієнтів, що допомагає у прийнятті обґрунтованих рішень щодо діагностики та лікування. Віддалений моніторинг дозволяє зменшити навантаження на клініки та покращити якість обслуговування пацієнтів.Документ Відкритий доступ Покращення енергетичних характеристик огороджувальних конструкцій будівель з урахуванням їх термічної неоднорідності(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Сердечний, Павло Юрійович; Суходуб, Ірина ОлегівнаСердечний П. Ю. Покращення енергетичних характеристик огороджувальних конструкцій будівель з урахуванням їх термічної неоднорідності. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 144 Теплоенергетика. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» Міністерства освіти і науки України, м. Київ, 2025. У вступі дисертації висвітлено актуальність теми дослідження на сьогоднішній день та зв'язок роботи з науковими програмами, планами і темами. Сформульовано мету, наукове завдання, об'єкт, предмет та методи дослідження, визначено наукову новизну та практичне значення отриманих результатів, представлено дані про апробацію дисертації та наявні публікації з окресленням особистого внеску здобувача. У першому розділі дисертаційного дослідження представлено ґрунтовний аналіз нормативних, методичних і наукових засад, що лежать в основі визначення енергоефективності будівель в Україні та країнах Європейського Союзу. Окрему увагу приділено законодавчій базі, зокрема Закону України «Про енергетичну ефективність будівель», який окреслює ключові принципи сертифікації, модернізації та підвищення енергоефективності будівель. Розглянуто відповідні європейські директиви, зокрема 2010/31/ЄС та оновлену 2024/1275/ЄС, які регламентують перехід до будівель з нульовими викидами, а також національні вимоги до класу енергоефективності, зокрема стандартів nZEB. У розділі наведено детальний аналіз теплотехнічних характеристик огороджувальних конструкцій, зокрема мінімально допустимих значень опору теплопередачі для різних типів конструкцій згідно з ДБН В.2.6-31, ДСТУ 9191, а також з врахуванням міжнародних норм ASHRAE 90.1. Значну увагу зосереджено на методах розрахунку теплопередачі трансмісією, зокрема на формульному представленні компонентів лінійного та точкового впливу теплопровідних включень. Описано основні підходи до обчислення теплових потоків через огородження, наведено ключові формули з нормативних стандартів, зокрема EN ISO 10211, а також надано роз’яснення щодо їх практичного застосування. Розкрито особливості застосування спрощених і детальних методів оцінки теплопровідних включень: від коригувальних поправок ∆Utb, рекомендованих для попередніх оцінок, до чисельного моделювання із застосуванням дво- та тривимірних моделей. Проаналізовано приклади використання стандартів класу А (EN ISO 10211) і класу B (EN ISO 14683) для розрахунку ψ- і χ-коефіцієнтів. Підкреслено, що точне врахування теплопровідних включень є критично важливим для забезпечення високої енергоефективності оболонки будівлі та її сертифікації. У розділі також узагальнено результати актуальних вітчизняних і зарубіжних досліджень, що стосуються впливу теплових містків на рівень енергоефективності огороджувальних конструкцій. Представлено аналіз ефективності вузлових конструкцій, впливу матеріалів та геометрії, а також підходів до їх термомодернізації. Значну увагу приділено дослідженням з використанням чисельного моделювання в THERM, COMSOL, Agros2D, TRISCO та EnergyPlus, що підтверджує наукову актуальність проблеми. Таким чином, розділ закладає науково-методологічне підґрунтя для подальшого дослідження впливу теплопровідних включень на показники енергоефективності будівель, обґрунтовуючи необхідність їх глибокого врахування при проєктуванні, оцінюванні та реновації будівельної оболонки. У другому розділі дисертаційної роботи розглянуто характеристику двох типових представників будівельного фонду України – громадської будівлі (школи) та багатоквартирного житлового будинку. Обидва об’єкти були обрані як характерні приклади споруд, які потребують підвищення енергоефективності шляхом покращення теплоізоляції огороджувальних конструкцій і зниження втрат теплоти через теплопровідні включення. Для кожної будівлі подано розгорнутий опис конструктивних та інженерних характеристик, зокрема геометрії, матеріалів стін, покриттів, вікон і дверей, та ін. У межах розділу обґрунтовано необхідність використання спеціалізованого програмного забезпечення для точного визначення лінійних (ψ) та точкових (χ) коефіцієнтів теплопередачі. Детально розглянуто сучасні програмні продукти, включаючи THERM, Solido Physibel, HEAT2/HEAT3, Flixo Energy, Ansys/Fluent, які дозволяють з високою точністю моделювати теплофізичні процеси в конструкціях, аналізувати розподіл температурних полів, ризики конденсації та теплових втрат. У якості базового інструменту для подальших досліджень обрано програму THERM, що поєднує зручний графічний інтерфейс з потужним чисельним ядром, реалізованим за методом скінченних елементів. Також наведено математичний апарат моделювання у THERM, включаючи рівняння теплопровідності, реалізацію методу зважених залишків, алгоритм побудови сітки Finite Quadtree та формулювання граничних умов. Пояснено, яким чином реалізовано розв’язання задачі теплопередачі для неоднорідних конструкцій у двовимірному просторі. Крім того, в розділі охарактеризовано програмне забезпечення для динамічного енергетичного моделювання будівель, серед якого виділено DesignBuilder (на базі EnergyPlus), IDA ICE, IES VE, eQuest, DOE-2. Детально описано підходи до розрахунку теплових балансів у EnergyPlus, зокрема функцію передавання теплопровідності (CTF), внутрішній і зовнішній теплові баланси поверхонь, вікон, повітря зони. Ці підходи слугуватимуть основою для оцінювання впливу теплопровідних включень на енергопотребу будівлі в подальших розділах. Таким чином, другий розділ формує інженерно-аналітичне підґрунтя для подальших практичних розрахунків, забезпечуючи повну інформацію про об’єкти дослідження та обґрунтовану методологію їх моделювання. У третьому розділі дисертаційного дослідження здійснено чисельне моделювання теплових потоків у вузлах термічно неоднорідних огороджувальних конструкцій з метою визначення їх енергетичної ефективності та впливу на загальні тепловтрати будівлі. Враховуючи актуальність переходу до проєктування та зведення будівель з близьким до нульового рівня енергоспоживання (nZEB), у розділі обґрунтовано необхідність покращення існуючих підходів до проєктування будівельних вузлів, що традиційно представлені у національних нормах та каталогах. Було проаналізовано найтиповіші вузли, характерні для будівельної практики в Україні, зокрема: примикання зовнішніх стін до міжповерхових перекриттів, до балконних плит, кутові стики стін, примикання до плити перекриття даху та парапету, вузли підлоги над неопалюваним підвалом, вузли у зоні віконних перемичок, підвіконь і рядових сполучень. Для кожного з них виконано побудову 2D-моделі в програмному середовищі THERM, з подальшим чисельним розрахунком температурного поля, розподілу густини теплового потоку, а також визначенням величини лінійного коефіцієнта теплопередачі ψ. У межах розділу наведено базові та покращені конструктивні рішення для кожного вузла, обґрунтовано їх ефективність через порівняння відповідних значень ψ-фактора, які часто зменшувались на 30–70 % за рахунок застосування додаткових теплоізоляційних матеріалів, виносного монтажу вікон, терморозривів тощо. У підсумку, розділ закладає основу для кількісної оцінки впливу теплопровідних включень на рівень енергопотреби на опалення та охолодження будівель. Наведений підхід може бути інтегрований у сучасну проєктну практику та використаний для адаптації існуючих будівель під стандарти nZEB. У четвертому розділі представлено комплексне дослідження впливу теплопровідних включень на енергетичну ефективність будівель шляхом використання динамічного моделювання в середовищі DesignBuilder на базі енергетичного ядра EnergyPlus. Основною метою стало кількісне оцінювання зміни річної енергопотреби на опалення та охолодження в залежності від ступеня врахування теплопровідних включень. Для реалізації поставлених задач були розроблені сім сценаріїв моделювання, що відрізнялися рівнем деталізації та підходами до врахування теплових містків: від ідеалізованих умов без урахування теплопровідних включень — до найбільш деталізованого nZEB-сценарію. Ці сценарії застосовувалися для двох типових об’єктів: будівлі навчального закладу (громадської будівлі) та багатоквартирного житлового будинку. Проведено повноцінне створення енергетичних моделей із урахуванням кліматичних даних (IWEC), параметрів огороджувальних конструкцій, сценаріїв експлуатації, внутрішніх надходжень теплоти, вентиляційного повітрообміну та характеристик інженерних систем. З метою об’єктивного порівняння застосовано метод енергетичного моделювання, що дозволяє ізолювати вплив виключно огороджувальної оболонки, не враховуючи ККД обладнання. Результати моделювання показали, що теплопровідні включення істотно впливають на опалювальне навантаження. У базовому сценарії значні втрати теплової енергії через неякісні вузли спричиняють високі показники річної енергопотреби. Застосування конструктивних покращень дозволяє знизити енергопотребу на опалення до 25–30%, а повна відповідність nZEB-рівню — ще додатково зменшує споживання. Однак у літній період у nZEB-сценаріях виявляється збільшене охолоджувальне навантаження (до +25%), що пов’язано з ефектом перегріву через надмірну теплоізоляцію. Це вказує на потребу балансування теплоізоляційних характеристик і ефективного літнього кліматконтролю. Також у розділі проведено аналіз оперативних температур для візуалізації впливу теплопровідних включень на комфорт в приміщеннях.Документ Відкритий доступ Розосереджені енергетичні баланси у багатоквартирних житлових будівлях(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Гурєєв, Максим Вячеславович; Білоус, Інна ЮріївнаГурєєв М. В. Розосереджені енергетичні баланси у багатоквартирних житлових будівлях. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 144 Теплоенергетика – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» Міністерства освіти і науки України, Київ, 2025. У роботі порушено актуальну проблему підвищення енергоефективності використання теплової енергії в житловому фонді України шляхом удосконалення підходів до оцінювання енергетичних характеристик будівель на основі тепломасообмінних процесів у зонах багатоквартирних будівель. В умовах зростання вартості енергоресурсів, нестабільного теплопостачання, руйнування генерувальних потужностей та потреби у зменшенні викидів парникових газів, особливої значущості набуває питання точного визначення динаміки теплових втрат і надходжень тепла. Існуючі методики часто базуються на спрощених стаціонарних розрахунках, що не відображають повною мірою змінних режимів експлуатації, теплоінерційності конструкцій та зовнішніх кліматичних коливань. Це знижує ефективність планування заходів з енергозбереження. У зв’язку з цим важливою є розробка підходів, заснованих на динамічному моделюванні енергетичних процесів у будівлях. У вступі дисертації підкреслено актуальність обраної теми, де аргументовано важливість застосування динамічного енергетичного моделювання для достовірної оцінки теплових процесів у багатоквартирних житлових будівлях в умовах динамічної зміни кліматичних і експлуатаційних умов. Сформульовано мету, наукові завдання, об'єкт, предмет та методи дослідження, визначено наукову новизну та практичне значення отриманих результатів. Подано інформацію щодо апробації дослідження, публікацій та актів впровадження результатів, а також розкрито особистий внесок автора. У першому розділі обґрунтовано актуальність комплексного підходу до підвищення енергоефективності житлового фонду, що зумовлено економічними, екологічними та соціальними вимогами сталого розвитку. Висвітлено фундаментальні фізичні процеси формування енергетичного балансу будівлі, зокрема теплопередачу через огороджувальні конструкції, повітрообмін, вплив систем ОВК та поведінкові чинники мешканців. Проведено критичний аналіз чинної нормативної бази України і порівняно її з підходами ЄС. Встановлено, що українські методики переважно спираються на стаціонарні розрахунки, тоді як європейські і американські стандарти все ширше застосовують динамічне моделювання та орієнтуються на фактичне, а не лише проєктне енергоспоживання. Літературний огляд охоплює сучасні дослідження з параметричного аналізу сонячних теплонадходжень, масивності огороджень. Виявлено прогалини у вітчизняній науковій базі щодо динамічних характеристик багатоквартирних будівель, зокрема в умовах нестабільних режимів опалення, а також взаємодії кондиціонованих зон при неоднорідних теплофізичних характеристиках. На основі проведеного аналізу обґрунтовано доцільність застосування динамічного моделювання з погодинним розрахунком, що забезпечує підвищення точності оцінки енергоспоживання і дозволяє моделювати реальні сценарії експлуатації житлових будівель. Отримані висновки стали підґрунтям для формування підходу, використаного в подальших етапах дослідження. У другому розділі сформовано і верифіковано мультизональну динамічну модель 12-поверхового житлового будинку ОСББ «Наш дім на Галана» (Київ) як базову платформу для подальшого параметричного аналізу. Об’єкт дослідження описано на основі аудиторських даних, планів та фактичних показників теплопостачання, що гарантує репрезентативність і можливість екстраполяції результатів. Методика моделювання поєднує оцифрування геометрії в DesignBuilder із подальшим розрахунком у EnergyPlus; правильність моделі підтверджено порівнянням вихідних даних із реальними витратами тепла. Використано погодинні кліматичні дані IWEC, а теплопровідність огороджень змодельовано методом кондуктивної передавальної функції (Conduction Transfer Function), що забезпечує врахування інерційності та фазових зсувів теплонадходжень. Базова модель включає типовий склад огороджувальних конструкцій (опір теплопередачі), кратність повітрообміну 0,6 год⁻¹ та внутрішню температуру 20 °C. Задано параметричну сітку сценаріїв, що варіює орієнтацію фасадів, масивність і рівень утеплення стін, характеристики вікон, товщину внутрішніх перегородок і режими денного/нічного зниження температури опалення. Така систематизація дає змогу виконати чутливісний аналіз і кількісно оцінити вплив кожного чинника на теплові втрати та пікові навантаження. Розділ закладає концептуальну й інструментальну основу для дослідження динамічних теплових балансів та обґрунтування енергоефективних рішень для багатоквартирних будівель в умовах клімату України. У третьому розділі дисертації кількісно оцінено вплив теплофізичних властивостей огороджувальних конструкцій (масивності і опору теплопередачі) на енергоспоживання багатоквартирної житлової будівлі. Дослідження ґрунтується на порівнянні результатів стаціонарних розрахунків за EN 12831 із погодинним динамічним моделюванням в EnergyPlus, що враховує добові коливання температури, інфільтрацію, сонячні теплонадходження й теплоакумуляцію матеріалів. Результати показали, що динамічний підхід демонструє на 6-8% нижчу розрахункову річну потребу в опаленні порівняно зі стаціонарною методикою та запобігає «перетопам» у перехідні періоди. Параметричний аналіз підтвердив, що збільшення масивності зовнішніх цегляних стін із 0,25 м до 0,77 м скорочує витрати енергії на опалення до 37%, а комплексна термомодернізація (шар мінеральної вати 0,1 м і двокамерні енергоефективні склопакети) майже на 45%. Врахування погодинних даних IWEC знизило втрати через повітрообмін на 3,9% порівняно з розрахунками за середньомісячними температурами. Отримані результати доводять доцільність застосування динамічного моделювання та зонального регулювання температури для підвищення точності прогнозування енергоспоживання і раціональної експлуатації систем опалення при реконструкції та модернізації житлових будівель. У четвертому розділі дисертації здійснено комплексне дослідження енергетичних характеристик житлової будівлі при сталих, змінних та аварійних режимах роботи системи опалення. Враховано сучасні виклики, пов’язані з підвищенням вимог до енергоефективності, нестабільністю енергоринку та ризиками відключень теплопостачання. Проаналізовано вплив різних сценаріїв регулювання температури внутрішнього повітря (денне і нічне пониження температури внутрішнього повітря) на річне споживання теплової енергії, враховуючи масивність огороджувальних конструкцій, орієнтацію фасаду, термомодернізацію будівлі та внутрішні теплонадходження. Встановлено, що динамічне моделювання дозволяє оцінити інерційні процеси, теплові взаємодії між приміщеннями та особливості розподілу навантаження у змінних режимах. Показано, що застосування стратегій пониження температури в денний і нічний періоди дозволяє знизити річне енергоспоживання на 18-23%, а нічне пониження є більш ефективним для будівель з масивними стінами. Проведено моделювання аварійних сценаріїв із частковим та повним відключенням опалення, що дало змогу оцінити теплову стійкість будівлі та ризики охолодження приміщень. Встановлено, що при відключенні опалення у суміжних приміщеннях додаткове навантаження на систему опалення може зростати на 16-18%. Отримані результати дозволяють формувати рекомендації щодо адаптивного управління опаленням, підвищення пасивної термічної стійкості будівель, навчання систем автоматичного регулювання систем опалення на базі штучного інтелекту та розробки нормативів енергоефективності. Практичне значення результатів дисертаційного дослідження підтверджено довідкою про впровадження, виданою ОСББ «Наш дім на Галана» та Кваліфікаційним центром "Центр підготовки енергоменеджерів навчальнонаукового інституту енергозбереження та енергоменеджменту" КПІ ім. Ігоря Сікорського. Документом засвідчується придатність та ефективність розроблених методик і моделей енергетичного моделювання для планування комплексних заходів з підвищення енергоефективності багатоквартирних житлових будівель. Результати можуть бути застосовані для налаштування режимів роботи індивідуального теплового пункту та систем автоматичного регулювання опалення, а також для точного прогнозування теплових витрат будівлі в умовах різних сценаріїв експлуатації суміжних приміщень, що сприятиме підвищенню енергетичної ефективності та забезпеченню комфортних умов проживання мешканців. У більшості кінцевих споживачів теплової енергії відсутній облік, тому отримані результати дослідження можуть бути використані при налаштуванні лічильників-розподільників теплової енергії. Зокрема, інформація щодо налаштування термостатів та удосконалення роботи опалювальних систем застосовуються у навчальному процесі для формування професійних компетентностей фахівців у сфері енергоефективності.Документ Відкритий доступ Метод підвищення ефективності розгортання компонентів платформи вбудованих систем(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Русінов, Володимир Володимирович; Стіренко, Сергій ГригоровичРусінов В.В. Метод підвищення ефективності розгортання компонентів платформи вбудованих систем. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 123 – Комп’ютерна інженерія з галузі знань 12 – Інформаційні технології. – Національний Технічний Університет України «Київський Політехнічний Інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2025. Дисертаційна робота присвячена розробці методу розгортання компонент платформи для вбудованих систем. По результатам роботи було розроблено метод розгортання компонент ШІ-платформи на основі онтологій процесів, які включають в себе програмно-апаратні рішення на основі поєднання можливостей вбудованих систем та хмарних систем, та процес розгортання та моніторингу компонент платформи вбудованих, який використовує модифікований алгоритм із застосуванням CI/CD конвеєра для постійної підтримки працездатності платформи з урахуванням конкурентної зборки та прунінгу контейнерів. Сучасний прогрес в сфері розробки вбудованих пристроїв зумовлює попит на їх широке впровадження в різних сферах, наприклад в системах відеоспостереження, автономних автомобілях, роєвий інтелект в безпілотних апаратах, тощо. Це зумовлює попит на розробку метода розгортання компонент платформи вбудованих пристроїв, який дозволяє швидко проводити синхронізацію компонент платформи, враховуючи особливості задач ШІ, такі як необхідність оновлення моделі з появою нових більш точних моделей та високої потреби в ресурсах системи. Використано процес MLOps в якості основи методу розгортання компонент платформи вбудованих систем. Цей підхід використовується для інтеграції машинного навчання в цикли розробки програмного забезпечення та забезпечення ефективного управління процесами, що включають навчання моделей, їх тестування, розгортання та моніторинг. Впровадження MLOps дозволяє оптимізувати взаємодію між різними етапами життєвого циклу машинного навчання, що, в свою чергу, забезпечує високий рівень автоматизації та знижує ймовірність помилок. Основою цієї методології є забезпечення безперервної інтеграції та безперервне постачання (CI/CD) моделей ШІ, а також можливість їх швидкої адаптації до змінюваних умов та вимог. Проаналізовано, що більшості сучасних систем та рішень на основі MLOps притаманне використання ресурсно-інтенсивних архітектурних рішень, як використання Cloud або спеціалізованого обладнання. Розроблено метод розгортання компонент платформи вбудованих системи на основі онтологій процесів. Онтології процесів, представлені через графові структури, такі як дерева Бема, дозволяють формалізувати концепти і їх взаємодії в рамках систем, що складають платформу, що, у свою чергу, сприяє точному відображенню семантики всіх системних складових. За допомогою таксономій і λ-термів, що реалізують семантичну зв'язність, можна детально описати взаємодії між компонентами, що дозволяє не тільки знижувати ймовірність помилок, але й підвищувати ефективність процесів, що відбуваються в межах компонентів платформи вбудованих систем. На основі запропонованого методу можна розгорнути компоненти тестової платформу, готові до практичного використання та використання з відповідним апаратним та програмним забезпеченні, у відповідності з описаними вимогами. Удосконалено конвеєр CI/CD під процес MLOps для запропонованого методу розгортання компонент платформи на основі вбудованих систем. Використання конвеєру CI/CD для розгортання компонент, відповідальних за задачі ШІ, на основі вбудованих систем мають особливості які вимагають модифікацію процесу, серед іншого, децентралізовану зборку в умовах гетерогенної природи системи, автоматизоване тестування точності моделі, моніторинг вбудованих пристроїв і аналіз та верифікацію продуктивності моделі. Використання конвеєру CI/CD у сукупності з методами оптимізації зборки контейнеру, дозволяють зменшити час розгортання системи в порівнянні з системами аналогічними підходами висвітленими в літературі, визначеними як базові. На основі запропонованих підходів з використання прунінгу та конкурентної зборки, було підвищено ефективність процесу розгортання компонентів платформи за рахунок зменшення часу зборки контейнерів. За допомогою процесу прунінгу, можливо досягнути меншого розміру контейнеру при більшій швидкості зборки, який включає в себе видалення додаткових залежностей на етапі зборки контейнеру та на етапі розгортання. Даний метод показує прискорення зборки 5.79%, в порівнянні з запропонованими рішеннями. Прискорено час зборки контейнеру до 16.24%, порівняно з існуючими рішеннями, при зменшенні використання пам’яті на 11.15%. Розроблено програмний додаток для перевірки та демонстрації роботи комплексного методу для розгортання системи на прикладі деревовидної структури з дебруйнівськими зв’язками. Програмний додаток дає можливість перевірити роботу платформи від початку до кінця та протестувати можливості роботи в умовах високої завантаженості системи. За допомогою даного підходу, платформа дозволяє виконувати переналаштування у разі відмови певного вузлу, тим самим перенаправивши потік запитів на інший вузол, без повної зупинки системи на переналаштування. В ході тестування було використано декілька різних моделей штучної нейронної мережі (ШНМ): MobileNet, ResNet та InceptionNet на датасеті ANIMAL10N. Проведене тестування підтвердило очікуване функціювання системи та тестування навантаження встановило можливість використання системи в реальному часі при високому вхідному потоку запитів. Аналіз результатів показує, що платформа здатна швидко адаптуватись до зміни моделі ШНМ та продовжити роботу без відмови.Документ Відкритий доступ Підвищення рівня ефективності роботи вогнетехнічних об'єктів на основі струменево-нішевої технології(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Куник, Арсен Андрійович; Абдулін, Михайло ЗагретдиновичКуник А.А. Підвищення рівня ефективності роботи вогнетехнічних об'єктів на основі струменево-нішевої технології – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 144 «Теплоенергетика». – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2025. Підготовка здійснювалася на кафедрі теплової та альтернативної енергетики Навчально-наукового інституту атомної та теплової енергетики Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського». Перед промисловістю та енергетикою стоїть декілька важливих задач, які потребують якнайшвидшого вирішення. Однією з таких задач є забезпечення надійної та ефективної роботи вогнетехнічних об’єктів на промислових та комунальних підприємствах, особливо в сучасних умовах. Диверсифікація паливного господарства розглядається як один із пріоритетних напрямків для забезпечення надійності та ефективності функціонування систем. Вона сприяє підвищенню економічності та стійкості технологічних процесів, а також забезпечує гарантії стабільного паливопостачання. Зокрема, наявність можливості тимчасового переходу на альтернативні види палива є необхідною умовою для мінімізації ризиків, пов'язаних з перебоями у постачанні основного палива. У першому розділі дисертації описано нинішній стан різних видів вогнетехнічних об’єктів, їх паливну базу в світі та Україні. Проаналізовано тенденції до застосування нових видів палива, а також проблеми, що виникають при використанні сучасних основних видів палив, та підходи до їх вирішень. Проведено аналітичне дослідження технологій спалювання, сформовано список вимог до технологій спалювання для реалізації на ній комбінованих та універсальних пальникових пристроїв. З точки зору конструкції пальникових пристроїв та вогнетехнічних об’єктів та підприємств в цілому, розглянуто вплив застосування різноманітних видів палив на робочий процес пальникових пристроїв. А також, проведено аналіз відмінностей у фізичних та хімічних властивостях цих палив, можливі змінами у конструкції пальникових пристроїв задля підвищення ефективності спалювання та скорочення викидів шкідливих речовин. Взято у врахування інші серйозні проблеми для організації ефективного спалювання. Струменево-нишеві системи займають особливе місце серед спалювальних технологій, здатних працювати з різноманітними видами палива у різних станах. Зазначені технології та створені на їх основі пальникові пристрої вирізняються багатьма вигідними властивостями, наприклад, забезпечують стабільне горіння в широкому діапазоні навантажень та мінімізують гідравлічний опір потоку окиснювача. Для успішного розвитку та поширення таких технологій необхідне детальне вивчення закономірностей горіння, що проявляються при їхній реалізації. Протягом кількох десятиліть на кафедрі теплової та альтернативної енергетики Інституту атомної та теплової енергетики НТУУ «КПІ імені Ігоря Сікорського» ведеться розробка пальникових пристроїв на базі струменевонишевої технології. Ці розробки відзначаються забезпеченням високої економічної ефективності, екологічної безпеки та стабільної роботи. В рамках представленої роботи головним способом диверсифікації паливної бази є вивчення, розробка та інтеграція нового покоління комбінованих пальникових пристроїв. Метою цих пристроїв є підвищення ефективності спалювання як основних видів палива, так і запасних та аварійних варіантів, що типово використовуються на більшості об'єктів теплоенергетики. В першу чергу, розглядається можливість почергового спалювання природного газу та пропан-бутану, без зміни конструкції пальникового пристрою, та тривалої підготовки. Також проведено аналіз застосування домішок високореакційних палив, наприклад водню, для приведення різних видів палива до схожих теплофізичних характеристик коефіцієнта Воббе, температури згорання і т.д. Другий розділ дисертації присвячено опису методологічного підґрунтя та методичних підходів до проведення досліджень, які реалізовувалися як в лабораторних умовах, так і на промислових об'єктах. Детально представлено структуру експериментальних стендів, використані методики випробувань, а також здійснено розрахунок похибок вимірювань. Розроблена комплексна методика дослідження охоплює наступні етапи: 1.) Ряд експериментальних досліджень, та комп’ютерних моделей, що виконувалися задля встановлення закономірностей в робочих процесах одиничних пальникових модулів, які виникають при спалюванні різних видів палива. 2.) Дослідження, для встановлення закономірностей протікання робочих процесів в струменево-нишевих пальникових пристроях, з використанням різних видів палива, та при їх комбінації. 3.) Проведено дослідження, для встановлення з закономірностей протікання робочих процесів в струменево-нишевих пальникових пристроях, при спалюванні сумішей різних видів палив та домішок водню. 4.) Формування на основі CFD моделювання попередніх характеристики пальникових пристроїв, призначених для спалюванні двох та більше видів палива. 5.) Проведення порівняльних аналізів основних характеристик робочих процесів пальникових пристроїв при різних комбінаціях палив, та при спалюванні водневих сумішей з різною концентрацією водню. Третій розділ дисертації присвячено результатам комп’терного моделювання, завдяки якому встановлено діапазони різноманітних конструкційних та режимних параметрів, які необхідно детальніше дослідити в натурних експериментах. Основуючись на результатах комп’ютерного моделювання розроблено лабораторний стенд, а також ряд експериментальних струменево-нишевих модулів з різною комбінацією конструкційних параметрів (діаметру паливоподавальних отворів, відносного кроку між ними, глибини та ширини ніші і т.д.) У четвертому розділі дисертаційної роботи представлено результати оригінальних експериментальних досліджень, що охоплюють широкий діапазон варіацій ключових параметрів. Вперше отримано емпіричні дані щодо процесів течії, сумішоутворення, теплообміну, стабілізації полум'я та вигоряння палива для комбінованих струменево-нишевих пальників. Ці дослідження демонструють можливість ефективного спалювання палив з різними характеристиками без необхідності модифікації конструкції або режиму роботи пальникового пристрою та вогнетехнічного об'єкту. Вперше виконано порівняльний аналіз характеристик для струменевонишевих пальникових при роботі на різних видах палива, підібрані оптимальні конструкційні характеристики для ефективної роботи пальникового пристрою при послідовній роботі на різних видах палива. Знайдено найбільш ефективні режимні і конструкційні параметри струменево-нишевого модуля, для однаково ефективного спалювання як пропанбутану так і природнього газу. Підтверджено можливість створення модульних пальникових пристроїв у широкому діапазоні потужностей з використанням нових струменево-нишевих модулів. В п’ятому розділі дисертаційної роботи досліджено вплив домішок водню на спалювання різних видів палив в новому комбінованому струменевонишевому модулі. Обґрунтовано можливість приведення палив з різною калорійністю завдяки домішкам водню. до більш схожого значення коефіцієнту Воббе. Досліджено вплив домішок водню на процеси горіння та структуру факела, доведено підвищення реакційної здатності палив, скорочення викидів СО, а також довжини факелу завдяки застосуванню домішок водню. За результатами дисертаційних досліджень сформовано ряд висновків: 1. Для диверсифікації паливної бази існуючих ВО ефективним інструментом є встановлення пальникові пристрої на основі струменево-нишевої технології спалювання, яка відповідає всім вимогам економічності, екологічної безпеки та надійної роботи ВО. 2. Струменево-нишева технологія дає змогу зручно підбирати конструктивні параметри та параметри робочого процесу, щоб мати змогу працювати на пересіченні ефективних меж (пересічення концентраційних меж та стехіометричних параметрів) двох і більше видів палива. 3. Сформовано підходи до створення комбінованих пальникових пристроїв, здатних спалювати два та більше види палива без втручання в їх конструкційну частину, з загальними трактами та схожими режимними параметрами. 4. Визначено можливості домішок водню до підвищення реакційної здатності пропан-бутану та природного газу, а також до приведення цих двох палив до більш схожих теплофізичних характеристик.